ANÁLISE QUANTITATIVA PARA AUMENTO DA CONFIABILIDADE …
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ANÁLISE QUANTITATIVA PARA AUMENTO DA CONFIABILIDADE E DISPONIBILIDADE DE UMA BOMBA CENTRIFUGA DE UMA EMPRESA QUÍMICA Franciele Lopes de Castro Orientador: Prof. Dr. Messias Borges Silva LORENA - SP 2018
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ANÁLISE QUANTITATIVA PARA AUMENTO DA CONFIABILIDADE E
DISPONIBILIDADE DE UMA BOMBA CENTRIFUGA DE UMA EMPRESA
QUÍMICA
Franciele Lopes de Castro
Orientador: Prof. Dr. Messias Borges Silva
LORENA - SP
2018
FRANCIELE LOPES DE CASTRO
ANÁLISE QUANTITATIVA PARA AUMENTO DA CONFIABILIDADE E
DISPONIBILIDADE DE UMA BOMBA CENTRIFUGA DE UMA EMPRESA
QUÍMICA
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à
Escola de Engenharia de Lorena – Universidade
de São Paulo, como requisito parcial para a
obtenção do título de Engenheira da Produção
Orientador: Prof. Dr. Messias Borges da Silva
Versão Original
Lorena – SP
2018
AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE TRABALHO, POR QUALQUER MEIOCONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, PARA FINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE
Ficha catalográfica elaborada pelo Sistema Automatizadoda Escola de Engenharia de Lorena,
com os dados fornecidos pelo(a) autor(a)
Castro, Franciele Lopes de Análise quantitativa para aumento daconfiabildiade e disponibilidade de uma bombadentrifuga de uma empresa quimica / Franciele Lopesde Castro; orientador Messias Borges Silva. -Lorena, 2018. 68 p.
Monografia apresentada como requisito parcialpara a conclusão de Graduação do Curso de Engenhariade Produção - Escola de Engenharia de Lorena daUniversidade de São Paulo. 2018
1. Manutenção. 2. Confiabilidade. 3.Disponibilidade. 4. Distribuição de weibull. 5.Método apolo. I. Título. II. Silva, Messias Borges,orient.
AGRADECIMENTOS
Primeiramente tenho que agradecer a Deus pela minha vida, pelas minhas
oportunidades e principalmente as minhas conquistas. Agradeço também aos meus pais,
pelo dom da vida, por prover tudo o que foi necessário para que conseguisse trilhar meu
caminho até aqui, pelo incentivo em toda minha jornada universitária, por terem me
apoiado, suportado e confortado nos momentos difíceis, e principalmente por cada
comemoração e satisfação as minhas pequenas e grandes conquistas. A minha irmã,
que com todo seu amor sempre me apoiou e incentivou em todos os âmbitos da minha
vida.
Não posso deixar de agradecer a todos meus mestres e a todas as pessoas que
cruzaram meu caminho, principalmente as que ainda estão comigo. Agradecer ao Centro
Acadêmico de Engenharia de Produção, a Mamuteria, a equipe EEL Racing e a Teatreria
Clube da Lua, pelo desenvolvimento pessoal e profissional e pelos amigos que ali fiz,
que com certeza foram quem me tornaram quem sou hoje, o amadurecimento que essas
entidades me proporcionaram existem palavras que expressem.
Agradeço ao meu orientador, professor Messias Borges, por todo direcionamento e pela
atenção dedicada. Agradeço ao Daniel de Moura, por ter me incentivado na escolha do
projeto, pelos conselhos e ajudas e principalmente pela amizade. Agradeço ao professor
Marco Antônio por ser minha referência de profissional, por sempre me ajudar com
minhas escolhas e por ter me provido os maiores conhecimentos acadêmicos, pela
amizade que temos e por sempre acreditar no meu potencial.
Agradeço aos meus colegas de trabalho, de todas as empresas que trabalhei, e de todas
as áreas que compus, mas principalmente aos meus amigos da BASF que foi onde me
encontrei como profissional.
E, para finalizar, agradeço a todos que participaram de alguma forma na minha formação
acreditando em mim, me ajudando ou simplesmente existindo na minha vida. Do fundo
do coração, muito obrigada!
“O sucesso nasce do querer, da determinação e
persistência em se chegar a um objetivo. Mesmo
não atingindo o alvo, quem busca e vence
obstáculos, no mínimo fará coisas admiráveis.”
José de Alencar
RESUMO
CASTRO, F.L. Análise Quantitativa para Aumento da Confiabilidade e
Disponibilidade de uma Bomba CENTRIFUGA de uma Empresa Química.
2018, 32 f., Monografia - Escola de Engenharia de Lorena – Universidade de São
Paulo, 2018.
Neste trabalho falaremos sobre a aplicação dos conceitos de engenharia de
confiabilidade, utilizando-se de metodologias consagradas para escolha do
equipamento e análise e resolução das falhas levantadas. A estratégia de
manutenção utilizado pela empresa foi beneficiada com este estudo devido ao seu
alto nível de especificidade na análise de falha. Para isto, o método de pesquisa
escolhido foi a modelagem quantitativa, aplicada a uma planta química. Os registros
de falhas de equipamentos foram coletados através do SAP, após isso houve-se a
identificação dos Bad Actors (equipamentos com maior incidência de falhas) e
dentre estes, a escolha do equipamento que seria analisado. Então foram coletados
registros dos tempos entre falhas e dos tempos para reparo do equipamento no
SAP, e a partir dos resultados obtidos, pode-se calcular a função Confiabilidade
R(t). Seguiu-se com o cálculo da fase de vida do equipamento através da
distribuição de Weibull e pela curva da banheira, utilizando-se dos valores de tempo
médio entre falhas e tempo médio de reparos obtidos anteriormente para o cálculo
da disponibilidade e taxa de falhas. Para a priorização dos problemas detectados
foi-se utilizado de um diagrama de Pareto com as falhas mais recorrentes e
escolhendo a com maior grau de risco. Seguidamente pela utilização do método
Apolo no brainstorming de possíveis causas que levariam a ocorrência desta falha,
encontrando um modo de falha principal e desenvolvendo o plano de ação para as
causas encontradas para este, apresentando uma resolução para um dos principais
problemas de indisponibilidade para produção na planta.
Palavras-chaves: Manutenção, Confiabilidade, Disponibilidade, Distribuição de
Weibull, Diagrama de Pareto, Brainstorming, Método Apolo.
ABSTRACT
CASTRO, F.L. Quantitative Analysis for Increasing the Reliability and
Availability of a Helical Pump from a Chemical Company. 2018, 32 f.,
Monografia - Escola de Engenharia de Lorena – Universidade de São Paulo, 2018.
This work will talk about the application of the concepts of reliability engineering
using established methodologies to choose the equipment, analysis and resolution
of the failures raised. The maintenance strategy used by the company was benefited
by this study due to its high level of specificity in the failure analysis. For this, the
chosen research method was the quantitative modeling applied to a chemical plant.
The equipment failure records were collected through the SAP, after the Bad Actors
(equipment with the highest incidences of failures) were indentified, among these
the choice of the equipment to be analyzed. Then, was recorded the time between
failures and times to repair the equipment in the SAP, and from the obtained results
to calculate the Reliability R (t) function. The calculation of the life stage of the
equipment was carried out through the weibull distribution and the bathtub curve,
using the values of mean time between failures and mean time of repairs previously
obtained for the calculation of the availability and rate of failure. For the prioritization
of the detected problems, a Pareto Chart was used with the most recurrent faults
and choosing the one with the highest degree of risk. Then the use of the Apolo
method in the brainstorming of possible causes that would lead to the occurrence
of this failure, and developing the action plan for the causes found, presenting a
resolution for one of the main problems of unavailability for production in the plant.
Keywords: Maintenance, Reliability, Availability, Weibull Distribution, Pareto Chart,
Brainstorming, Apolo method.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Desenvolvimento das técnicas de manutenção...................................... .18
Figura 2: Classificação da Manutenção................................................................. .19
Figura 3: Modelos de distribuição.......................................................................... .22
Figura 4: Curva da banheira e ciclo de vida de equipamentos................................ .24
Figura 5: Variação ocasionada pela alteração do parâmetro β...............................25
Figura 6: Tipos de probabilidades condicionais de falhas...................................... .30
Figura 7: Curva da Banheira e ciclo de vida de equipamentos.............................. .31
Figura 8: Exemplo de gráfico de Pareto................................................................. .33
Figura 9: Exemplo de arvore de falhas................................................................... .35
Figura 10: Ferramentas básicas da qualidade....................................................... .37
Figura 11: Ferramentas básicas da qualidade....................................................... .40
Figura 12: Ferramentas básicas da qualidade também utilizadas no MASP.…......40
Figura 13: Fluxograma do método de trabalho....................................................... .41
Figura 14: Ciclo de serviço de abertura de chamados de manutenção...................43
LISTA TABELAS
Tabela 1: Distribuição tempos de falha..........................................................................47
Tabela 2: Parâmetro da distribuição de probabilidade Weibull............................... .49
LISTA DE QUADROS
Quadro 1: Comparação da Manutenção Tradicional com a MCC.....................19
Quadro 2: Principais finalidades das ferramentas da qualidade........................31
Quadro 3: Etapas do MASP...............................................................................37
Quadro 4: Brainstorming das possíveis causas dos modos de falha.................51
Quadro 5: Plano de ação....................................................................................57
Quadro 6: Propostas de soluções para prevenção dos modos de falhas ...........58
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1: Função de probabilidade Weibull para tempo entre falhas.....................49
Gráfico 2: Função R(t) confiabilidade.........................................................................50
Gráfico 3: Gráfico de Pareto – Ocorrências de falhas por modo de falhas............51
Gráfico 4: Gráfico de Pareto – Somatório do tempo de parada.............................. .52
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO .................................................................................................... 13
1.1 CONTEXTUALIZAÇÃO ................................................................................... 13
1.2 JUSTIFICATIVA ............................................................................................... 14
1.3 RELEVÂNCIA DO ASSUNTO ......................................................................... 14
1.4 OBJETIVO GERAL .......................................................................................... 15
1.5 OBJETIVOS ESPECIFICOS ........................................................................... 15
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ........................................................................ 15
2.1 HISTÓRICO E CONSIDERAÇÕES INICIAIS ................................................. 16
2.2 CLASSIFICAÇÃO DE MANUTENÇÃO ........................................................... 18
2.3 MANUTENÇÃO CENTRADA EM CONFIABILIDADE ................................... 19
2.4 CONFIABILIDADE, MANTENABILIDADE E DISPONIBILIDADE EM
MANUTENÇÃO ...................................................................................................... 21
2.4.1 CONFIABILIDADE .................................................................................... 21
2.4.2 MANTENABILIDADE ................................................................................ 27
2.4.3 DISPONIBILIDADE ................................................................................... 28
2.5 COMPORTAMENTO DA TAXA DE FALHAS E ESTRATÉGIAS DE
MANUTENÇÃO ...................................................................................................... 29
2.6 QUALIDADE: CONCEITOS E FERRAMENTAS ............................................ 31
2.6.1 GRÁFICO DE PARETO ............................................................................ 33
2.6.2 BRAINSTORMING .................................................................................... 34
2.6.3 ANÁLISE DE CAUSA RAIZ – MÉTODO APOLLO ................................. 34
2.6.4 5W2H ......................................................................................................... 36
2.7 METODOLOGIA DE ANÁLISE E SOLUÇÃO DE PROBLEMAS - MASP .... 37
3. PROCEDIMENTO METODOLÓGICO ................................................................ 41
3.1 MÉTODO DE PESQUISA................................................................................ 41
3.2 UNIVERSO E AMOSTRA ................................................................................ 43
3.3 MODELAGEM DO PROCESSO ..................................................................... 43
3.4 COLETA DE DADOS ....................................................................................... 44
3.5 ANÁLISE DE DADOS ...................................................................................... 46
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES ......................................................................... 47
4.1 MODELO DE IMPLANTAÇÃO DA MCC ........................................................ 47
4.2 EQUIPAMENTO DE ESTUDO ........................................................................ 47
4.3 DETERMINAÇÃO DA DISPONIBILIDADE ..................................................... 48
4.4 ANÁLISE DE CONFIABILDIADE .................................................................... 49
4.5 ANÁLISE DOS MODOS DE FALHA ................................................................. 51
4.6 IDENTIFICAÇÃO DAS CAUSAS ...................................................................... 53
4.7 RESULTADOS ................................................................................................. 57
4.7.1 CHOQUE TÉRMICO NA PARTIDA DA BOMBA..................................... 57
4.7.2 TRINCA NAS FACES DO SELO MECÂNICO......................................... 57
4.7.3 CAVITAÇÃO NA PARTIDA DA BOMBA.................................................. 58
4.7.4 FADIGA DAS MOLAS ............................................................................... 58
4.7.5 INCRUSTAÇÃO DOS POLÍMEROS NAS MOLAS ................................. 59
4.7.6 FALHA NA MONTAGEM .......................................................................... 59
4.7.7 PLANO DE AÇÃO MÉTODO APOLO...................................................... 59
5. CONCLUSÕES ...................................................................................................... 62
Referências Bibliográficas...................................................................................... 63
13
1. INTRODUÇÃO
1.1 CONTEXTUALIZAÇÃO
De acordo com DHILLON (2006) a manutenção teve seu desenvolvimento na
revolução industrial, com a invenção da máquina a vapor de James Watt (1736-1819),
pois com ela veio a necessidade de reparo industrial não existente até então. Deu-se
então início ao estudo e aprimoramento de métodos de manutenção que vem sendo um
desafio até hoje, porém sendo um segmento de grande importância dentro das
industrias.
Com o avanço na tecnologia e a exigência de equipamentos cada vez mais
sofisticados com processos cada vez mais velozes e potentes, gerando a busca
incessante por uma produção com qualidade, baixo custo e rapidez. Isso acarretou no
aumento significativos da exigência por disponibilidade. Onde os custos de inatividade
ou subatividade começaram a fazer diferença. Viana (2006) acredita que devido a essas
novas nuances da indústria foi onde se deu a criação do planejamento e controle da
manutenção.
Para Peres e Lima (2008) o setor de manutenção deve se integrar de modo efetivo
ao processo fabril, uma vez que dentro da organização há um papel estratégico para a
manutenção, o qual é voltado para os resultados empresariais, conforme as
necessidades que vinham sendo desenvolvidas, levaram-se a implantação de
metodologias mais eficientes a fim de se melhorar os resultados dos processos de
manutenção.
Os conceitos de Manutenção Centrada em Confiabilidade (MCC). Não basta apenas
reparar o equipamento ou a instalação tão rápida quanto possível, mas é preciso
principalmente, manter a disponibilidade para a operação, reduzindo a probabilidade de
uma parada de produção não planejada. (KARDEC; NASCIF, 2009).
14
Para Braile e Andrade (2013) para a obtenção das informações sobre falha, o
conhecimento das vulnerabilidades e problemas das maquinas durante sua etapa de
vida útil essencial, levando a engenharia da confiabilidade estimar o tempo de
funcionamento de um produto na sua forma continua e sem falhas.
Com isso Garza (2002) afirma que a MCC prioriza a necessidade de disponibilidade
do equipamento para o processo de produção e não do componente ou equipamento de
maneira isolada, e tem como principal objetivo analisar as falhas e evita-las ou reduzi-
las através de uma estratégia eficaz de manutenção.
1.2 JUSTIFICATIVA
O tema MCC é muito utilizado como metodologia de manutenção e é tratado em
muitos livros, porém em sua grande maioria em análise qualitativa, visto que por falta de
histórico, devido a perca de históricos físicos antigos ou até menos a não contabilização,
a análise quantitativa se torna deficitária como referência, mesmo sendo ela uma forma
muito efetiva de contribuição no aumento da confiabilidade em equipamentos de
processos. (RAO et al., 1996; SANTOS et al., 2007).
Com isso, por saber o quão valoroso para a competitividade e custoso é a
manutenção para uma empresa, este tema vem sendo mais tratado e desenvolvido
dentro do setores de manutenção, porém com uma limitada literatura sobre análises
quantitativas de MCC, o presente trabalho tem como intuito suportar quantitativamente
com o necessário para a implantação de um consagrado para a redução e prevenção de
falhas em um equipamento de um processo de produção indústria real, por meio da
aplicação dos conceitos da engenharia de confiabilidade e da metodologia MCC
combinados a utilização de ferramentas da qualidade.
1.3 RELEVÂNCIA DO ASSUNTO
A relevância do assunto pode ser suportada pela contribuição que a filosofia da
Manutenção Centrada em Confiabilidade (MCC) tem dado às inúmeras empresas que a
adotam, pois se trata de um método estruturado que possibilita definir as falhas críticas
dos equipamentos e as atividades de manutenção, de maneira que suas aplicações
possam minimizar a ocorrência destas falhas.
15
1.4 OBJETIVO GERAL
O objetivo geral deste trabalho é suportar quantitativamente, por meio da aplicação
de conceitos da engenharia de confiabilidade e da metodologia MCC combinados a
utilização de ferramentas da qualidade para a redução e prevenção de falhas em uma
Bomba centrifuga de uma indústria química.
1.5 OBJETIVOS ESPECIFICOS
(i) Apresentar uma análise quantitativa, realizada através de um histórico
de dados reais e demonstrar os benefícios que esta oferece em um sistema de
gestão de manutenção;
(ii) Determinar a fase de vida do equipamento por meio do parâmetro
da distribuição de Weibull;
(iii) Identificar as principais ocorrências de falhas e priorizá-las por meio
do Diagrama de Pareto;
(iv) Identificar e classificar as possíveis causas de falhas através do uso
das ferramentas da qualidade;
(v) Descrever e analisar a aplicação de um modelo proposto de
implantação da MCC, adaptado para redução das falhas funcionais de uma bomba
centrifuga;
(vi) Avaliar os resultados da implantação da MCC como ferramenta de
apoio a manutenção;
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Faremos então neste capítulo o levantamento da literatura que nos fornecerá
informações cruciais para o entendimento e execução do projeto. Desta maneira aqui
16
serão apresentados os conceitos e definições, exemplificados por conceitos de
Engenharia de Confiabilidade, Fundamentos da MCC, Conceitos de Manutenção,
Técnicas para análise de risco e confiabilidade, entre outros utilizados para a
estruturação do projeto.
2.1 HISTÓRICO E CONSIDERAÇÕES INICIAIS
A manutenção tem sido um desafio desde seu surgimento, pois apesar do grande
progresso tecnológico, mantem-se sendo uma atividade árdua, pois devido a
complexidades, custo e concorrência acabam tornando a manutenção uma das áreas
plausíveis de mais mutações dentro de suas atividades. (DHILLON, 2002; MOUBRAY,
2000).
Moubray (2000) e Siqueira (2009) pontuam a evolução da manutenção em três
gerações particulares, levando em conta cada período tecnológico fazendo uma
correspondência a cada uma delas com suas características principais.
A primeira geração é marcada pelo surgimento das primeiras máquinas industriais na
revolução industrial. Este ramo deu início a mecanização da indústria, onde o
desempenho não era um fator crucial, com capacidades superdimensionadas e sistemas
simples acabavam tendo muitos períodos de ociosidade do sistema. Levando assim as
manutenções a se resumirem a ações corretivas, as quais se focavam nos consertos
após as avarias acontecidas, ou rotinas operacionais como atividades de limpeza,
controle e lubrificação. (MOUBRAY, 2000; SIQUEIRA, 2009).
O pós-guerra marca o período da segunda geração, ao final dos anos 50 onde a
necessidade determinada pela segunda guerra levou a grande demanda de produtos,
serviços e a escassez de mão-de-obra especializada, tornando assim indispensável a
maior mecanização das indústrias. Com a disseminação da linha de produção contínua
a complexidade das máquinas aumentou, passando assim a exigir maiores cuidados
para mantê-las em funcionamento, acarretando em maiores custos de manutenção.
(MOUBRAY, 2000; SIQUEIRA, 2009).
Para diminuir os custos decorrente das falhas e atender as demandas, ainda na
segunda geração, evidenciou-se a necessidade de garantir a confiabilidade e
disponibilidade das máquinas. (KARDEC; NASFIC, 2009).
Com o desenvolvimento da ideia de se antecipar a ocorrência de falha, surgiu-se a
Manutenção Preventiva ou Manutenção Baseada no Tempo (TBM), a qual se faz através
de revisões gerais com periodicidade determinada; e a Manutenção Preditiva ou
17
Manutenção Baseada em Condições (CBM), que se utiliza de técnicas de manutenção
baseadas na disponibilidade e desempenho do equipamento. (RAPOSO, 2004;
SIQUEIRA, 2009).
A partir dos anos 70, devido a pouco eficiência das gerações anteriores frente às
novas exigências dos processos de produção fez-se surgir novas necessidades, e da
automação ocorrida nas indústrias. Surge então a terceira geração, e conforme Moubray
(2000) nessa geração os sistemas começaram a ser projetados para trabalhar com uma
maior precisão e essa nova fase é sintetizada em três diferentes aspectos: novas
expectativas, novas pesquisas e novas técnicas.
Durante esse período foi feita a descoberta de novos modos de falhas e avanço no
desenvolvimento e aplicação da manutenção preditiva; elevando a maturidade dos
conceitos e aplicações das ações de manutenção, inicia-se a utilização de sistemas
informatizados para o planejamento e controle da manutenção; o nascimento e
desenvolvimento do conceito de confiabilidade na Engenharia de Manutenção e maior
ênfase dos projetos industriais na confiabilidade e manutenção culminando no
surgimento das metodologias de manutenção: Reliability Centered Maintenance (RCM)
na indústria aeronáutica americana, Total Productive Maintenance (TPM) no Japão,
Terotecnologia na Inglaterra e combinação destas técnicas (KARDEC; NASCIF, 2009;
ZAIONS, 2003; MOUBRAY, 2000; SIQUEIRA, 2009).
Com o avanço da terceira geração, foi possível um desenvolvimento da manutenção,
conciliando-a com ferramentas de outras ciências e orientando seus resultados fazer jus
a essas expectativas de: negócios, competitividade, inovação tecnológica, logística e
gestão de ativos (GUTIÉRREZ, 2005; KARDEC; NASFIC, 2009; TAVARES, 1999).
A figura 1 representa o desenvolvimento das principais técnicas e filosofias de
manutenção durante a história.
18
Figura 1: Desenvolvimento das técnicas de manutenção
FONTE: Gutiérrez (2005).
2.2 CLASSIFICAÇÃO DE MANUTENÇÃO
O conceito de manutenção tem, atualmente, sido redefinido, através de uma
abordagem centrada na confiabilidade a qual visa a redução das falhas. Slack et. al.
(2009) destaca que manutenção é o termo usado para abordar a forma pela qual as
organizações tentam evitar as falhas cuidando de suas instalações físicas. Um aspecto
importante é a durabilidade, de acordo com Freitas e Colosimo (1997) produtos menos
confiáveis necessitam de intervenções mais frequentes para reparo, onde podem acabar
superando o ganho de um custo baixo de aquisição. Sendo então o principal
objetivo da manutenção a mantenabilidade e a confiabilidade para a regularidade de
operação do sistema produtivo. (FOGLIATTO; RIBEIRO, 2009)
Segundo Siqueira (2009) para classificar a manutenção temos que levar em
consideração a forma de planejamento das atividades e os objetivos dos métodos
aplicados. Sendo realizada de forma planejada ou não planejada, sendo ponderada
através das necessidades detectadas.
Assim temos a figura 2 que representa a situação descrita acima:
Figura 2: Classificação da Manutenção
19
FONTE: Adaptação de Siqueira (2009).
No caso da classificação das estratégias de manutenção muitos autores divergem.
Podem ser identificados da seguinte forma:
A emergência opera até a falha, reparando o item que falhou;
A corretiva opera até a falha, reforçando ou corrigindo o item que falhou;
A preditiva executa intervenções baseadas em diagnósticos;
A preventiva, executa intervenções incondicionais constantes de um programa pré-
agendado.
(NSC, 1987 apud OLIVEIRA; SELLITTO; VERDI, 2002; HIGGINS, 2001)
Segundo Marçal (2000) e Papic et al., (2009) para uma estratégia de manutenção
eficaz tem-se de escolher a combinação adequada de métodos de manutenção, sendo
composta por uma das formas apresentadas ou a junção das três, isso dependerá de
questões técnicas e econômicas de cada equipamento ou sistema. Também deve-se
considerar as vantagens e desvantagens dos diferentes métodos existentes.
Como dito, diferentes autores têm técnicas e métodos de manutenção diferentes,
porém os objetivos resumem-se na correção, eliminação e prevenção de falhas, sendo
ou não realizadas de maneira planejada.
2.3 MANUTENÇÃO CENTRADA EM CONFIABILIDADE
Uma das modificações apontadas por Moubray (2000) nas estratégias usuais de
manutenção foi a incorporação de elementos de confiabilidade nas empresas de
fabricação e de serviços tecnológicos. A Manutenção Centrada em Confiabilidade
20
(MCC), do inglês Reliability Centered Maintenance (RCM), teve início no final da década
de 60, com a principal característica de garantir o desempenho, a segurança e
preservação do ambiente a um melhor custo-benefício. Primeiramente orientada para a
indústria aeronáutica, a fim de direcionar os esforços da manutenção, para componentes
e sistemas onde a confiabilidade é essencial. (MOUBRAY, 2000; SIQUEIRA, 2009;
WANG; HWANG, 2004).
A metodologia MCC é utilizada para assegurar que qualquer item, sistema ou
processo mantenha suas funções, controlando os riscos de segurança e integridade
ambiental, a qualidade e a economia, por meio das políticas de manutenção existentes
(JONES apud VIZZONI, 1998). Além disso, para Bin (2005), o MCC pode ser definida
como um método que utiliza as técnicas de manutenção preventiva e preditiva de
maneira otimizada, com o objetivo de melhorar a eficiência de equipamentos e minimizar
os custos apresentando resultados de longo prazo.
Como aponta Siqueira (2009), o MCC baseia-se na preservação da eficácia do
funcionamento do sistema, sendo uma de suas vantagens o estabelecimento uma forma
estruturada para selecionar as atividades de manutenção para qualquer processo
produtivo. Utilizando-se como principal meio de obtenção de informação os dados de
documentação obrigatória e sistemática, combatendo assim as consequências das
falhas, seguindo normatizações e priorizando as funções incorporando novas técnicas
de manutenção e monitoramento.
Os fundamentos da MCC, conforme afirma Garza (2002), além da introdução de
novos conceitos, apresenta um novo foco para a manutenção em relação ao modelo
tradicional, embasando as suas ações em novos objetivos além de absorver métodos
modernos de otimização estatística desenvolvidos pela engenharia de produção.
O quadro 1 apresenta um comparativo do que se espera da MCC quando comparada
com a manutenção em seu modelo tradicional:
Quadro 1: Comparação da Manutenção Tradicional com a MCC.
Características Manutenção Tradicional MCC
Foco Equipamento Função
Objetivo Manter o Equipamento Preservar a função
Atuação Componente Sistema
Atividade O que pode ser feito O que deve ser feito
Dados Pouca Ênfase Muita Ênfase
Documentação Reduzida Obrigatória e Sistemática
Metodologia Empírica Estruturada
21
Características Manutenção Tradicional MCC
Combate Falhas Consequência das falhas
Normalização Não Sim
Priorização Inexistente Por função
FONTE: Adaptado de Siqueira (2009)
Para Backlund (2003) a implantação da MCC é estruturada como um método para
realizar a melhor estratégia de manutenção planejada, com o objetivo de definir um
processo sistemático de análise que pudesse abordar de maneira adequada a
disponibilidade do sistema e sua segurança, sem aumento dos custos.
A MCC apresenta resultados tangíveis, quando implantado de maneira correta, como
redução de 40% a 70% a rotina de tarefas de manutenção e redução dos custos com
manutenção, materiais e operação e redução dos riscos. Além dos resultados não
tangíveis como otimização do planejamento, aumento da produtividade e aumento da
segurança humana e ambiental (MOUBRAY, 2000).
Fogliatto e Ribeiro (2009) entende que para o alcance máximo dos objetivos desta
manutenção só é possível com a participação de todos envolvidos na execução do
serviço de manutenção, com rigorosa observação nos dados coletados sobre o sistema
dedicado à manutenção, portanto, torna-se essencial estabelecer um banco de dados
consistente que registre e classifique as falhas observadas no sistema. Deve-se
entender a importância da utilização máxima dos recursos disponíveis, visando garantir
mais confiabilidade à operação, proporcionando melhorar seu desempenho operacional
e a tomada de decisão a respeito das manutenções, aumentando assim, a vida útil dos
equipamentos.
2.4 CONFIABILIDADE, MANTENABILIDADE E DISPONIBILIDADE EM
MANUTENÇÃO
2.4.1 CONFIABILIDADE
Segundo a ABNT, na norma NBR 5462 (1994), a confiabilidade é a probabilidade de
um sistema exercer, sem falhas, a sua função para a qual foi designado, levando em
conta um determinado período e a partir de uma situação condicional estabelecida
anteriormente. Desta forma Scapin (2013), também define a confiabilidade basicamente
como a NBR, sendo a probabilidade de um sistema ou de um produto executar sua
22
função de maneira satisfatória, dentro de um intervalo de tempo e operando conforme
certas condições.
A confiabilidade pode ser especificada por número médio de falhas em um
determinado tempo, que é chamada de taxa de falha, ou para itens que são reparados e
retornados para uso como o tempo médio entre falhas (MTBF). Já a manutenção
corretiva pode ser quantificada através do tempo médio de reparo (MTTR). (O’CONNOR
e KLEYNER, 2012).
Matematicamente, a confiabilidade pode ser descrita segundo a equação (1):
𝑅(𝑡) = 1 − ∫ 𝑓(𝑡)𝑑𝑡𝑡
0 (1)
Onde: R(t) é a confiabilidade; f(t) é a função da densidade de probabilidade (FDP.) e
t é o período de vida útil.
As formas de distribuição de probabilidade mais utilizadas para descrever o tempo
até a falha podem ser distribuições de probabilidade exponencial, Weibull, gamma,
lognormal e normal. Desta maneira, para a determinação da forma de distribuição, que
melhor se ajusta para ser utilizada, se faz necessário levar em consideração os dados
de tempo de vida útil do sistema. A variável ajustada deverá representar o tempo até a
falha do equipamento. (LEWIS, 1995; ELSAYED, 1996, LAFRAIA, 2008; FOGLIATTO e
RIBEIRO 2009).
A figura 3 traz o resumo das principais distribuições listadas acima.
Figura 3: Modelos de distribuição
FONTE: Elsayed (1996)
23
Os métodos de estimação de parâmetros mais amplamente utilizados são método da
máxima verossimilhança e método dos mínimos quadrados. (O’ CONNOR; KLEYNER,
2012)
Para Simonetti et. al. (2010) a distribuição de Weibull é a mais utilizada para os
estudos que tratam de confiabilidade, análise de sobrevivência e em outras áreas, devido
a sua versatilidade quando confrontadas com as demais formas de distribuição de
densidade de probabilidade existentes. Como também é muito utilizada para verificação
de qualidade de produtos industrializados, descrevendo seu tempo de falha, devido a
sua grande variabilidade de formas.
Esmiuçando a função de densidade de probabilidade da distribuição de Weibull
vemos que pode ser triparamétrica (2), enquanto f(t) ≥ 0, t ≥ 0 ou γ.β > 0, η > 0, −∞ < γ <
∞, ou biparamétrica (3) enquanto γ = 0, ou monoparamétrica (4), enquanto o parâmetro
de forma assume o valor β = 1 (LOPES, 2001; RODRIGUES, 2006).
𝑓(𝑡) =𝛽
η(
𝑡−𝛾
η)
𝛽−1
𝑒−(
𝑡−𝛾
η)
𝛽
(2)
𝑓(𝑡) =𝛽
η(
𝑡
η)
𝛽−1
𝑒−(𝑡
η)
𝛽
(3)
𝑓(𝑡) =𝑐
η(
𝑡
η)
𝑐−1
𝑒−(𝑡
η)
𝑐
(4)
Onde:
• β é o parâmetro de forma: é quem indica a forma a qual a curva terá e
assim sua característica das falhas. Se a fase de vida do
equipamento é a de mortalidade infantil, é onde ocorrem as chamadas
falhas prematuras, que acontecem na fase inicial de vida dos produtos
onde a taxa de falhas é decrescente. Quando o item está na fase de
vida útil, onde é desejável que ser o mais longo, onde busca-se manter
a taxa de falhas em seu nível mais baixo e estável. E para , identifica-
se o desgaste devido ao envelhecimento, existe o aumento da
frequência de manutenção o que indica uma taxa crescente de falhas.
24
• γ é o nomeado como o parâmetro de vida mínima ou confiabilidade
intrínseca: é intervalo de tempo ou número de ciclos de operação no qual
o componente não apresenta falha.
• η é o parâmetro de vida característica ou parâmetro de escala: refere-se
ao intervalo de tempo no qual ocorrem 63,2% das falhas. Ou seja, o
intervalo de tempo entre "γ" e "t", restando, portanto, 36,8% de itens sem
falhar.
Os parâmetros η e γ estão na mesma escala dos dados analisados,
já o parâmetro é adimensional.
Como mostra a figura 4 abaixo, a aplicação desses parâmetros no gráfico.
Figura 4: Curva da banheira e ciclo de vida de equipamentos
FONTE: Adaptado de Lafraia (2001)
Esta distribuição é muito versátil pela sua capacidade de representar adequadamente
componentes que apresentam taxa de falhas crescentes, decrescentes ou constantes
(LAFRAIA, 2008). Segundo O’CONNOR e KLEYNER (2012) O que faz com que a
distribuição de Weibull se assemelhe em algumas situações as outras distribuições á a
alteração do parâmetro de forma β, podendo assim a função densidade de probabilidade
de ser utilizada nas mais diversas situações. Como observamos na figura 5 a variação
ocasionada pela alteração do valor de β. Podemos notar que quando β tem um valor
igual a 1, a distribuição de Weibull é reduzida a distribuição exponencial. Ao aproximar -
se de 3, a distribuição de Weibull torna-se uma distribuição normal.
25
Figura 5: Variação ocasionada pela alteração do parâmetro β (distribuição de Weibull).
FONTE: Fagundes et. al. (2011, pg. 4).
Quando substituindo a expressão (3), que é a equação bi paramétrica de Weibull, na
equação (1), que é a de confiabilidade, obtemos:
𝑅(𝑡) = 1 − ∫ [𝛽
η(
𝑡
η)
𝛽−1
𝑒−(𝑡
η)
𝛽
] 𝑑𝑡𝑡
0 (5)
Após o cálculo da integral proposta encontrada, simplificamos a equação da
confiabilidade a partir dos parâmetros anteriormente explicados na seguinte função:
𝑅(𝑡) = 𝑒−(𝑡
η)
𝛽
(6)
Como afirma Pinto (2004) apenas com o conhecimento de valores numéricos dos
seus parâmetros é que podemos então individualizar uma distribuição de probabilidade
(ou caracterizar uma determinada população). Conforme descrito por MOOD, GRAYBILL
e BOES (1974) e por GARTHWAITE, JOLLIFFE e JONES (1995) existem vários métodos
de estimação de parâmetros a partir de observações amostrais dentro da estatística,
como, método dos mínimos quadrados, método de verossimilhança e método dos
momentos.
26
Para métodos que fazem análise completa de tempos de falhas é mais comumente
utilizado o método dos mínimos quadrados. A estimação de parâmetros deste método é
simples para funções que podem ser linearizadas, como é o caso da maior parte das
distribuições aplicadas em estudos de confiabilidade. Podendo-se ser calculado o
coeficiente de correlação, gerando e uma solução fechada que produz resultados sem
interação ou consultas. (RELIASOFT, 2004).
Se tratando de uma distribuição de Weibull utilizando regressão, se t1, t2, tn formam
um conjunto ordenado de n tempos até que a ocorrência da falha, as estimativas dos
parâmetros de forma (β) e o parâmetro de vida característica (η) é conseguida pelas
equações (7), (8), (9), (10), (11) e (12) a seguir:
�̂� = 𝑛 ∑ 𝑥𝑖𝑛
𝑖=1 𝑦𝑖− ∑ 𝑦𝑖𝑛𝑖=1 ∑ 𝑥𝑖𝑛
𝑖=1
𝑛 ∑ 𝑥𝑖2𝑛
𝑖=1 −(∑ 𝑥𝑖 )²𝑛𝑖=1
(7)
𝛼 = 𝑒(�̂�−
�̂�
�̂�) (8)
𝑥𝑖 = ln(𝑡𝑖) (9)
𝑦𝑖 = ln [ln (1
1−𝑖
𝑛+1
)] (10)
𝑥̅ = 1
𝑛∑ 𝑥𝑖
𝑛𝑖=1 (11)
𝑦 = 1
𝑛∑ 𝑦𝑖
𝑛𝑖=1 (12)
É comum também a adoção da aproximação de Bernard para a Posição Mediana,
que trata de uma estimação não paramétrica da probabilidade acumulada de falhas pelo
método de regressão de Bernard conforme a equação (13):
𝑃𝑀 = 𝑖−0,3
𝑛+0,4 × 100(%) (13)
Onde i é o número de série falha e n é o número total de amostras do teste.
O coeficiente de correlação ρ indica quanto o modelo de regressão linear se adequa
aos dados, ou seja, quanto mais próximo for de ±1, melhor será o modelo de regressão.
Para estimar a determinação do coeficiente de correlação da população utilizamos o
coeficiente de correlação da amostra, citado acima, conforme a equação (14):
27
�̂� =∑ (𝑥𝑖−�̂�)(𝑦𝑖−�̂�)𝑛
𝑖=1
√∑ (𝑥𝑖−�̅�)²∑ (𝑛𝑖=1 𝑦𝑖−�̅�)²𝑛
𝑖=1
(14)
Com a determinação da distribuição de probabilidade que melhor se ajusta aos
dados, calcula- se o parâmetro MTTF (Mean Time to Failure), que tem como definição
ser o valor esperado da função densidade de probabilidade conforme a equação (15). O
MTTF é utilizado para itens não reparáveis, ao tratar de itens reparáveis utiliza-se o
parâmetro MTBF (Mean Time Between Failures).
𝑀𝑇𝑇𝐹 = 𝐸[𝑇] = ∫ 𝑡 𝑓(𝑡)𝑑𝑡 = ∫ 𝑅(𝑡)𝑑𝑡 +∞
0 +∞
0 (15)
Para o cálculo do TTR, considerado como o tempo necessário para se reparar um
sistema a partir do momento da falha, sabe-se que o TTR não é constante, pois existem
fatores aleatórios precisam ser considerados na modelagem desta variável como a sua
localização no sistema, ferramentas existentes, tipo de componente em falha,
conhecimento técnico, entre outros. Podemos utilizar os mesmos procedimentos
utilizados para a modelagem da mantenabilidade de TTR na modelagem da variável
aleatória tempo até falha (TTF), e permitindo assim o estudo de confiabilidade.
2.4.2 MANTENABILIDADE
De acordo com a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) a
mantenabilidade diz respeito a capacidade de um item ser mantido ou recolocado em
condições de efetuar as funções propostas com suas condições de uso especificadas,
quando a manutenção é executada sob condições pré-determinadas e mediante
procedimentos e meios prescritos (NBR 5462, 1994).
Assim TAVARES (1996) descreve a mantenabilidade como sendo parte de um
produto projetado com determinada finalidade, que permite a realização satisfatória das
suas funções durante a sua vida útil e a um custo mínimo (TAVARES, 1996). Além disso,
a mantenabilidade pode ser determinada em função do tempo necessário para que a
manutenção seja executada, ou seja, espera-se que o tempo utilizado seja menor ou
igual ao que foi estimado em projeto.
Se tratando de itens reparáveis, os parâmetros considerados como referenciais para
a gestão da manutenção são o tempo médio entre falhas (MTBF) e o tempo médio de
reparo (MTTR). Já para os componentes não reparáveis, cuja vida termina na primeira
28
falha deve-se considerar o MTTF, que possui aplicação similar ao MTBF, porém trata-se
apenas de um tempo de falha. O MTTR é representado matematicamente pela
expressão (16) (LAFRAIA, 2001).
𝑀𝑇𝑇𝑅 = ∫ 𝑡 𝑔(𝑡)𝑑𝑡+∞
0 (16)
Onde: g(t) é função densidade de probabilidade de reparo.
Cabe-se considerar também que, segundo Carvalho (2008), somente o valor do
MTTF (ou MTBF) não é suficiente para traduzir o comportamento de falhas de um
determinado item, desta maneira uma análise de confiabilidade deve ser realizada a
partir do maior número possível de informações.
2.4.3 DISPONIBILIDADE
A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) explica a disponibilidade como
sendo a capacidade de um item estar em condições de executar certa função em um
dado instante, tendo em vista os aspectos combinados de sua confiabilidade,
mantenabilidade e suporte de manutenção, admitindo previamente que os recursos
externos requeridos estejam assegurados (NBR 5462, 1994).
Em suma, na prática a disponibilidade é expressa pelo percentual de tempo em que
o sistema se encontra operante, onde a partir dos valores do MTBF e o MTTR
encontramos uma forma de calcular a disponibilidade de um equipamento pela equação
(17):
𝐴 =𝑀𝑇𝐵𝐹
𝑀𝑇𝐵𝐹+𝑀𝑇𝑇𝑅 (17)
Onde A, sendo a disponibilidade, expressa a probabilidade que um dado
equipamento esteja disponível para operação quando o mesmo for requisitado. Para ser
considerado uma boa gestão de manutenção tem-se de agir tanto no aumento do MTBF
quanto na redução do MTTR.
Por ser um dos seis indicadores utilizados em todos os países do mundo,
denominados – índices classe mundial, Tavares e Filho (2002) afirma que a
disponibilidade de máquinas, equipamentos e sistemas é um dos principais indicadores
de desempenho da manutenção nos diversos setores da produção de bens e serviços.
Desta maneira Leão e Santos (2009) acreditam que o aumento da disponibilidade do
equipamento acorre principalmente através da redução do tempo de manutenção
29
utilizando conceitos similares à Troca Rápida de Ferramenta (TRF), desenvolvido pelo
Sistema Toyota de Produção para a troca de partes frágeis. Porém para Santos (2006)
a principal forma de aumentar a disponibilidade é por meio de um programa de
desenvolvimento de fornecedores que garantam qualidade assegurada aos
equipamentos vigentes e às peças sobressalentes, além de mais robustez aos projetos.
Carvalho (2008) afirma que o parâmetro de taxa de falhas expressa a velocidade em
que a falha vai ocorrer e representa um processo interativo cujo as relações implícitas
entre causa e efeito culminam no sucesso ou fracasso. A taxa de falhas instantânea h(t)
pode ser definida através da confiabilidade R(t) e da função densidade de probabilidade
f(t) conforme demonstrado na equação (18):
ℎ(𝑡) =𝑓(𝑡)
𝑅(𝑡) (18)
Desta forma Pinto (2004) e Nascif (1999) afirma que o resultado do aumento da
disponibilidade – redução de custos, melhoria do atendimento à operação, redução do
número de acidentes e o aumento da motivação, a médio e longo prazos – é
sensivelmente perceptível à medida que se diminuem as manutenções corretivas e
aumentam-se as políticas de manutenção pró ativas (MP e MPd).
2.5 COMPORTAMENTO DA TAXA DE FALHAS E ESTRATÉGIAS DE
MANUTENÇÃO
Para determinar qual será o tipo de manutenção a ser utilizado, para cada tipo de
equipamento, tem-se que analisar a densidade de probabilidade característica das falhas
que forem apresentadas. Através do comportamento das falhas de cada equipamento
ao longo do tempo pode-se, por uma abordagem quantitativa, escolher o tipo de
manutenção recomendada (LAFRAIA, 2001; SELLITTO, 2005).
A probabilidade condicional de falhas no tempo irá depender do tipo de equipamento
que está sendo analisado. A figura 6 ilustra algumas destas probabilidades:
30
Figura 6: Tipos de probabilidades condicionais de falhas
FONTE: Moubray (2000).
Onde:
A) É chamada de curva da banheira, nela existe uma elevada taxa de falha no início
da operação do equipamento, seguida de uma estabilização representada por falhas
aleatórias e finalizada por um aumento considerável das falhas devido a fadiga e ao
desgaste;
B) Este tipo de comportamento geralmente aplica-se a equipamentos mecânicos,
onde a taxa de falhas constante é constante no início, porém com crescimento acentuado
no final do período devido a falhas relacionadas a idade do equipamento.
C) Taxa de falhas levemente crescente com o tempo;
D) Início com taxa de falha baixa na vida do equipamento, seguida de taxa de falha
constante;
E) Taxa de falha explicada no comportamento de equipamentos eletrônicos, onde as
falhas são constantes durante toda a vida do equipamento.
F) Taxa de falha elevada no início da vida do equipamento, com decréscimo
acentuado e estabilização das falhas. (LAFRAIA, 2001; SELLITTO, 2005).
De acordo com isso Sellitto (2005) propõe diferentes estratégias de manutenção para
cada fase de vida em que o equipamento se encontra de acordo com seu tipo de curva.
Onde, a primeira fase é a da mortalidade infantil, as falhas ocorrem prematuramente
devido a erros de instalação, fabricação ou uso inadequado de materiais. Para esta fase,
indica-se a estratégia de manutenção corretiva. Na segunda temos a representação da
maturidade do equipamento, este apresenta taxa constante de falhas, sendo elas
31
causadas por eventos casuais ou aleatórios, providas ou não de um erro humano, erros
de operação ou fator de segurança insuficiente. Diferente da fase anterior, nesta a
estratégia de manutenção indicada é a preditiva e a gestão de boas práticas de
manutenção, como ocorre em programas baseados na TPM (Total Productive
Maintenance). A terceira, e última fase é caracterizada pela mortalidade senil, ou fim de
vida útil do equipamento, onde as taxas de falhas aumentam devido a degradação ou
envelhecimento A estratégia mais indicada é a manutenção preventiva.
Na figura 7 abaixo, temos a retratação da curva da banheira, onde é feita a
representação das fases da vida características de um sistema: mortalidade infantil,
maturidade e mortalidade senil. Para esta curva tem-se a associação com o parâmetro
de forma β, ao considerar a adequação da distribuição de Weibull.
Figura 7: Curva da Banheira e ciclo de vida de equipamentos.
FONTE: Sellitto (2005).
De acordo com o que foi falado anteriormente, para a escolha de sua estratégia de
manutenção mais adequada, estará diretamente ligada ao comportamento de seus
modos de falha. Assim, Moubray (2000) afirma que a essência da MCC é baseada na
alegação de que a manutenção e uma boa estratégia de manutenção não objetiva no
aumento da confiabilidade intrínseca ou da segurança de um sistema, a verdade apenas
tem como intuito preservar estas características.
2.6 QUALIDADE: CONCEITOS E FERRAMENTAS
Para selecionar, implantar ou avaliar qualquer tipo de alteração que possa gerar
melhorias no processo produtivo Carvalho e Paladini (2005) afirmam que as ferramentas
da qualidade são mecanismos simples para isso. Para tomada de decisões em situações
32
na gestão de manutenção existem várias dessas ferramentas que podem ser aplicadas
para auxiliar, principalmente, quando se trata de processos em que sistemas operam ou
funcionam de maneira inadequada.
Segundo Pinto (2004), as ferramentas de gestão da qualidade são utilizadas para
determinação de riscos e causas dos modos de falha. Detalhando falhas predominantes,
sua frequência de ocorrência, seus impactos e níveis de criticidade, desta forma
associando-as a suas causas fundamentais e finalmente formulando um plano de ação
focado na resolução a partir do encontrado. Desta forma, levando assim esse processo
de análise estruturada de falhas a aumentar a confiabilidade de sistemas.
Com isso Carpinetti (2012) defende que a gestão da qualidade tem como intuito a
padronização de processos, por meio de planejamento, controle e aprimoramento, e a
garantia da qualidade de produtos e serviços.
O quadro 2 apresenta as ferramentas da qualidade mais utilizadas e quais as suas
principais finalidades:
Quadro 2: Principais finalidades das ferramentas da qualidade.
Finalidade Ferramenta
Identificação e priorização de
Problemas
Amostragem e Estratificação
Folha de Verificação
Histograma, Medidas de Locação e Variância
Gráfico de Pareto
Gráfico de Tendência, Gráfico de Controle
Mapeamento do Processo
Matriz de priorização
Estratificação
Diagrama espinha de peixe
Diagrama de afinidades
Diagrama de Relações
Relatório das três gerações (passado, presente e futuro)
Elaboração e implementação de
soluções
Diagrama de árvore
Diagrama de processo decisório
5W2H 5S
Verificação de resultados
Amostragem e Estratificação
Folha de Verificação
Histograma, Medidas de Locação e Variância
Gráfico de Pareto
Gráfico de Tendência, Gráfico de Controle
FONTE: Adaptado de Carpinetti (2012).
33
Para este trabalho serão utilizadas as ferramentas: Gráfico de Pareto, Brainstorming,
Método Apollo e o 5W2H.
2.6.1 GRÁFICO DE PARETO
Numericamente o diagrama de Pareto é a construção de um Gráfico de barras que
classifica as frequências das ocorrências, ele mostra os problemas por incidência, sendo
que as causas principais podem ser vistas do lado esquerdo do diagrama, e as causas
menores ficam dispostas em ordem decrescente ao lado direito, ao mesmo instante em
que indica a participação percentual acumulada. Portanto ele é de grande valor para a
determinação de prioridades (MIRSHAWKA, 1990; COSTA et al, 2008).
Mais especificamente Slack et. al. (2009) define o gráfico de Pareto como sendo uma
forma eficaz de classificação de informações, pois pode ser feita quanto aos tipos de
problemas ou suas causas e por ordem de importância, dessa maneira podendo-se
priorizar áreas em que as investigações poderão ser mais úteis.
Assim sendo, entende-se que o gráfico de Pareto divide os problemas em dois grupos
de causas, sendo possível serem de inúmeras origens, porém com essa análise vê-se
que determinados problemas representam mais impacto e podem geram prejuízos
maiores, enquanto outros são menos vitais e não possuem prioridade de tratamento.
Um exemplo de gráfico de Pareto, segundo Aguiar (2002) pode ser visualizado na
figura 8, este demonstra o número de causas apontadas em um determinado processo,
e o percentual acumulado destas causas.
Figura 8: Exemplo de gráfico de Pareto.
FONTE: Aguiar (2002).
34
2.6.2 BRAINSTORMING
Traduzindo-se o termo temos da língua inglês brain significa cérebro e storming
significa tempestade, Minicucci (2001) descreve o brainstorming como uma técnica de
geração de ideias. Desta forma a versão na língua portuguesa seria uma “explosão de
ideias”.
Para a execução de grande parte das ferramentas da qualidade parte-se da utilização
do Brainstorming, pois sua técnica promove a interação de um pequeno grupo de
trabalho. Este grupo de trabalho tem como ponto chave o incentivo a participação de
todos em divulgar suas ideias, ideias essas que vão surgindo conforme são estimulados
ao pensamento criativo (CARPINETTI, 2012).
Em suma Costa et al. (2008) dizem que a ferramenta de Brainstorming se torna uma
parte essencial para o levantamento dos problemas mais importantes, devido a
quantidade de dados que podem ser adquiridos, servindo assim de apoio ao ciclo PDCA.
2.6.3 ANÁLISE DE CAUSA RAIZ – MÉTODO APOLLO
A Análise Apollo da Causa Raiz (ACR) é uma metodologia sistemática para identificar
as relações da causa e efeito de um problema e agir nesta causa para prevenir a
recorrência deste problema. O entendimento do relacionamento da causa e efeito de um
problema é a essência deste processo de ACR, que se baseia em uma arvore de falhas
(ECKERT, 2005).
De acordo com Miguel (2011) e Huevel et al. (2008), a arvore de falhas consiste em
um diagrama lógico, este oferece a determinação da causa de uma anomalia em um
sistema, sendo ela uma falha ou uma combinação de falhas de seus componentes e
subsistemas. Desta forma, através de eventos e portas lógicas pode-se entender
possíveis razões e combinações de razões que tenham gerado a falha, sendo esses
eventos conectados por portas lógicas onde chega-se ao final da análise, na causa raiz
do problema.
A seguir são descritos, segundo Miguel (2011), três passos para desenvolver uma
arvore de falhas:
1: A análise inicia-se a partir do problema, o qual é chamado de “evento de topo”. De
acordo com AAF este é definido como um estado considerado a anomalia do sistema,
causado por fatos normais ou não.
35
2: Após a definição do evento de topo, faz-se o levantamento de quais seriam os
eventos que em conjunto ou separadamente que o causaram. Tais eventos, também
podem ser denominados modos de falha.
3: Com os eventos (ou modos de falha) da etapa anterior determinam-se quais seriam
os eventos que em conjunto ou separadamente os causaram. Repete-se então de uma
forma sucessiva este passo até que se chegue aos eventos associados a falhas básicas.
Assim, seguindo os passos da arvore de falhas o diagrama Apollo de Causas e Efeito
demonstra como um problema pode ser fragmentado em suas causas individuais
perguntando "por que". Além de ser uma poderosa ferramenta de comunicação e gera
uma visão geral do problema, simplificando assuntos complexos por diminui-los em
relações individuais de causa e efeito enquanto ainda vem a ilustrar a sua conectividade.
(ECKERT, 2005).
As Causas podem ocorrer como ações ou condições. Tipicamente, há pelo menos
duas causas para cada efeito a uma ação e uma ou mais condições, como mostrado na
figura 9 abaixo.
Figura 9: Exemplo de arvore de falhas
FONTE: Eckert (2005)
Segundo ECKERT (2005) este método exige evidencias como forma de apoio para
todas as causas. Com a falta de evidencias claras para apoiar uma causa, a identificação
da mesma deve ser feita através deum símbolo de interrogação (?). Os pontos de
interrogação utilizados são uma forma preciosa de informar a existência de informações
36
perdidas na investigação. Serve como uma maneira de alertar que este para este item
deve-se haver uma ação para busca de mais informações e também é uma bandeira de
advertência para soluções.
2.6.4 5W2H
Para este estudo será utilizado o 5W2H como ferramenta de organização e
planejamento necessária, afim de atingir o resultado pretendido, traçando-se um plano
de ação. Esta ferramenta é explicada por Marshall Jr et. al. (2010) como sendo capaz de
fazer o mapeamento e a padronização de processos, através da elaboração de planos
de ação e para a instituição de procedimentos associados a indicadores. É de uso
principalmente gerencial que busca o fácil entendimento através da atribuição de
responsabilidades, métodos, prazos, objetivos e recursos associados.
Silva et al., (2013), afirma que a utilização do método 5W2H garante a sua execução
de forma organizada por ser uma ferramenta simples, eficaz, cuidadosa e objetiva.
Complementando, Lisboa e Godoy (2012) reiteram que a ferramenta pode ser um
suporte para implementação de uma empresa, pois permite de forma simples a garantia
de que as informações básicas sejam claramente definidas e as ações propostas sejam
minuciosamente executadas.
O 5W2H consiste num plano de ação para atividades pré-estabelecidas que precisem
ser desenvolvidas com a maior clareza possível, além de funcionar como um
mapeamento dessas atividades. Sendo o objetivo central da ferramenta responder a sete
questões, organizá-las e utilizadas para implementar soluções (POLACINSKI, 2012).
Na Figura 10, é apresentado um modelo de diagrama de causa e efeito.
37
Figura 10: Ferramentas básicas da qualidade.
FONTE: Gomez (2014).
2.7 METODOLOGIA DE ANÁLISE E SOLUÇÃO DE PROBLEMAS - MASP
De acordo com Penteado et al (2007) dentro do universo da gestão da qualidade, o
MASP é uma das principais metodologias e também muito tradicional. Tem como intuito
o aperfeiçoamento de problemas em uma organização, uma vez que auxilia os gestores
para a tomada de decisões através de fatos concretos e mensuráveis.
Para Pires (2014) essa metodologia fundamenta-se no ciclo PDCA, onde os
desmembramentos podem ser feitos em quantos níveis forem necessários, além de
também fazer uso de várias ferramentas para gerenciamento das informações. O método
tem como definição a solução de problemas, é configurado de uma forma ordenada e
também sequenciado através de etapas e subetapas predefinidas destinadas à escolha
de um problema, análise de suas causas, determinação e planejamento de um conjunto
de ações que compõe uma solução, apuração do resultado da solução e, finalmente,
geração e disseminação de aprendizado sucedido de sua aplicação. Além disso o autor
destaca que a metodologia também tem o intuito de desenvolver competências e
habilidades em prol do aprendizado para solucionar problemas organizacionais.
Para enfatiza, o MASP é uma metodologia de melhoria contínua, que parte da ideia
de que qualquer atividade e resultado sempre podem ser melhorados. Desta forma a
sistemática deve ser claramente entendida por todos os envolvidos, pois é importante
que os passos sejam desenvolvidos de forma sequencial, e assim gerando a
38
determinação das causas raízes e a efetiva aplicabilidade, gerando resultados
satisfatórios em um plano de ação (AGUIAR, 2004)
Assim, Carpinetti (2012) propõe as 8 etapas para a implementação do MASP:
• Identificação do Problema: como primeiro passo procura-se identificar os problemas
mais críticos, priorizando-os;
• Observação: esta etapa caracteriza completamente o problema, aumentando a
chance de poder se identificar as causas do problema;
• Análise: faz-se o levantamento das causas raízes ou fundamentais dos problemas
caracterizados;
• Plano de ação: após o levantamento das causas raízes, esta fase se objetiva a
elaborar e delimitar um plano de ação para a eliminação dos efeitos indesejáveis das
causas fundamentais. Visa evitar as causas fundamentais;
• Ação: consiste na implementação do plano de ação;
• Verificação: Consiste na avaliação de resultados para a verificação se ação foi
eficaz na eliminação ou minimização do problema. Caso o resultado não tenha sido
satisfatório, o processo é reiniciado pela observação e análise do problema. Caso
contrário, segue-se para a próxima etapa;
• Padronização: visa introduzir as ações implementadas na rotina de operação do
processo ou atividade, de forma a prevenir o reaparecimento do problema;
• Conclusão: o processo é finalizado com o registro de todas as ações empreendidas
e resultados obtidos, para posterior recuperação de informações e históricos.
O método é ilustrado no quadro 3:
39
Quadro 3: Etapas do MASP.
FONTE: Adaptado de Carpinetti (2012).
Rios (2003) ressalta que é importante frisar que existe uma diferença entre o MASP
e as ferramentas da qualidade no total, pois o método trata-se da utilização das
ferramentas em uma sequência lógica para se atingir a meta desejada, sendo as
ferramentas apenas os recursos a serem utilizados no método. A Figura 11 relaciona e
organiza as etapas do MASP com as ferramentas da qualidade para a resolução da
identificação e solução de problemas.
40
Figura 11: Ferramentas básicas da qualidade também utilizadas no MASP.
FONTE: Rodrigues (2013).
41
3. PROCEDIMENTO METODOLÓGICO
3.1 MÉTODO DE PESQUISA
De acordo com Luna (1997) uma pesquisa é definida como a elaboração de um novo
conhecimento, que seja significante, dentro do contexto teórico e social, e dessa maneira
preencher uma brecha importante em uma determinada área de conhecimento. Além
disso, Gil (2010) acrescenta que a pesquisa é uma atividade racional e sistemática,
requerendo assim que as ações por ela geradas sejam planejadas em todas suas fases.
Menezes e Silva (2005) explicam que um método de pesquisa é constituído por uma
sucessão de etapas ordenadas, que aliadas ao conhecimento possibilitam a investigação
de um fenômeno científico. Etapas essas, que abordam desde a seleção do tema, o
planejamento da investigação, o composição metodológica, a coleta e a tabulação de
dados, a averiguação dos resultados, a construção das conclusões e, por fim, a
divulgação de resultados.
Miguel (2012) afirma que na engenharia de produção, os métodos de pesquisa mais
apropriados são: experimento, modelagem e simulação, quase-experimento e pesquisa
de avaliação. Acredita também que as pesquisas do tipo quantitativas são caracterizadas
pela mensuração de variáveis de pesquisa, onde se é possível capturar evidencias da
pesquisa.
Além disso, a abordagem quantitativa atua em níveis de realidade e tem como
objetivo trazer à luz dados, indicadores e tendências observáveis (Serapioni, 2000).
Portanto, o presente trabalho pode ser considerado como um processo de modelamento
e simulação de uma pesquisa do tipo quantitativa. Nakano (2010) afirma ser reconhecido
como um método válido para a Engenharia de Produção e completa também que os
modelos quantitativos compreendem o uso de técnicas matemáticas para descrever o
comportamento de um objeto de estudo, tornando mais robusta a análise.
O método quantitativo é baseado na utilização de modelagem e simulação, que
podem ser definidos como um estudo de natureza aplicada, pois tem como objetivo gerar
conhecimento para a solução de um problema especifico e real, que possa ter aplicação
42
prática. Tendo objetivos exploratórios devido a buscar por um maior conhecimento
acerca do problema analisado, possibilitando assim a proposição de soluções. Além
disso, o autor acrescenta que as fases iniciais da pesquisa são as mais trabalhosas,
onde requer uma coleta de uma amostra significativa que represente a população e tem
a análise de dados guiadas por métodos estatísticos trabalhos, porém, possui conclusão
simplificada (MIGUEL, 2012).
Utilizaremos então, como dito anteriormente, o método quantitativo pois todas as
análises e conclusões serão realizadas através dos resultados obtidos por meio de uma
ferramenta de simulação. Sendo a pesquisa limitada à análise quantitativa por
modelagem de duas variáveis aleatórias: tempo entre falhas e tempo até o reparo. Após
isso, para estruturação da análise adicionalmente utilizou-se as ferramentas da
qualidade como forma de implementação de ações de melhoria nas causas raízes dos
problemas que foram identificados.
Assim, de acordo com o método de pesquisa escolhido, estruturou-se em etapas para
o trabalho conforme o fluxograma da figura 13.
Figura 13: Fluxograma do método de trabalho.
43
FONTE: Autor (20187)
3.2 UNIVERSO E AMOSTRA
O estudo de caso foi conduzido em uma multinacional, com filial na região Vale do
Paraíba, estado de São Paulo. Fundada no dia 6 de abril de 1865 em Mannheim, é a
maior empresa de indústria química mundial, presente em mais de 80 países com mais
de 390 unidades de produção. No site em questão existe uma variada produção de
químicos em geral, da parte agrícola, automobilística, tintas e química de base. A planta
estudada trata-se de químicos dispersáveis e será a sede e o setor da empresa analisado
é o setor de Manutenção, com foco das atividades executadas em equipamentos de
necessidades básicas de uma planta química.
3.3 MODELAGEM DO PROCESSO
Previamente a identificação dos problemas, se faz necessário o desenvolvimento de
uma modelagem gráfica para que se obtenha um melhor entendimento de todas as
etapas e da relação entre as atividades envolvidas atualmente no setor de manutenção
da empresa estudada. Para realizar a modelagem de um processo existem diversas
técnicas disponíveis. Utilizou-se, inicialmente, o Ciclo de Serviço. Para cada serviço, um
dado cliente passa por diversos Momentos da Verdade, que são os momentos em que
esse cliente entra em contato com aspectos da organização. Albrecht (1998) denomina
o Ciclo de Serviço como sendo a união dos Momentos da Verdade seguindo uma dada
sequência, os quais são vivenciados pelo cliente. Nesse caso, foi considerado o
processo de abertura de um chamado de manutenção, onde o cliente interno é o
operador/usuário de um equipamento e o serviço é realizado pelo departamento de
Manutenção.
O Ciclo de Serviço utilizado no trabalho está representado pela figura 14, explicitando
as ações tomadas a partir do momento em que um chamado de manutenção é aberto
no SAP. Após essa etapa inicial, o setor de manutenção faz uma análise prévia do
problema solicitado e em seguida desenvolve como este deve ser tratado, abre-se então
uma ordem de execução no SAP para a realização do serviço. Após a conclusão do
atendimento, a ocorre o fechamento do chamado de forma manual.
44
No Ciclo de Serviços, todas as etapas do processo que compõem o tempo de
abertura de um chamado até o seu fechamento são feitas de forma manual no SAP. Com
a coleta desses dados, serão obtidos os registros dos tempos entre falhas e dos tempos
para reparo dos equipamentos para que assim possam ser calculados a função
Confiabilidade R(t) e os demais cálculos propostos neste trabalho.
Figura 14: Ciclo de serviço de abertura de um chamado de manutenção.
FONTE: Autor.
3.4 COLETA DE DADOS
De acordo com Gil (2010), para a coleta de dados podemos utilizar de diversos
métodos combinados, contudo para que não haja perca de tempo na busca das
informações em campo é fundamental que existam as fontes escritas, levando em conta
que em muitas das situações só se é possível a investigação social através de
documentos. Porém existe-se vantagens na observação para obtenção de dados, como
o fato de que se há uma maior percepção quando se é feita diretamente, sem qualquer
intermediação, mesmo que, devido a presença do observador pode-se, muitas vezes,
Usuário faz abertura de um chamado de
manutenção ( Nota) no SAP
Manutenção realiza análise prévia do
problema solicitado
Manutenção faz o planejamento de
como será tratado o problema
Abertura da ordem de execução da
manutenção
Execução da manutenção
Fechamento manual do chamado de
manutenção
45
causar alterações no comportamento dos observados, o que representa uma
desvantagem nesse sentido.
Já para Voss, Tsikriktsis e Frohlich (2002) a entrevista estruturada é a principal fonte
de dados em um estudo, utilizando-se, ou não, de apoio de uma entrevistas não
estruturadas e interações. Segundo os autores, a observação pessoal, conversas
informais, participação em reuniões ou eventos, levantamentos administrados dentro da
organização, coleta de dados objetivos e análise de dados documentais são outros meios
para a arrecadação de informações e podem ser parte do portfólio de uma pesquisa.
A entrevista estruturada foi definida por Marconi e Lakatos (2011) como uma técnica
de pesquisa elaborada que pode acontecer por meio de questionários, com uma série
de questões que devem ser respondidas por escrito, onde o pesquisador não pode estar
presente evitando o viés nas respostas; ou também através de formulários, onde um
entrevistador fica face a face com outra pessoa, com uma coleção de questões que são
perguntadas e anotadas.
Assim sendo, salvo os dados numéricos coletados do SAP dos registros dos tempos
entre falhas (TBF) e dos tempos para reparo do equipamento (TTR) em estudo, utilizou-
se também de métodos não estruturados de entrevistas, bem como outros meios
informais de coleta de dados. Tais métodos informais como participação em reuniões
cotidianas sobre os eventos com o equipamento, utilizando-se de sessões de
brainstorming a fim de se chegar a uma ideia central; e observações pessoais do dia a
dia do processo, levando em consideração os diferentes perfis e pontos de vista ali
presentes, cujo objetivo era saber como cada profissional envolvido enxergava a
utilização do equipamento no processo, além do processo como um todo, e o que poderia
ser feito como forma de melhoria de acordo com a percepção de cada um.
Procurou-se tomar nota de tudo a fim de gerar documentação posterior evitando
assim futuros desperdícios de tempo, e de se aproveitar a maior parte das informações
que foram obtidas.
46
3.5 ANÁLISE DE DADOS
A partir das informações coletadas houve-se uma análise de todo o conteúdo
encontrado, com intuito de se revisar, examinar, categorizar e organizar os dados para
uma clareza na visualização e entendimento.
Esta pesquisa desenvolveu-se através de um modelo que demonstrava passo a
passo todas as etapas do estudo de forma clara e objetiva, isso se confirmou após a
organização dos dados, que permitiu-se verificar a eficácia da pesquisa e sua
aplicabilidade em outros estudos do gênero. Assim sendo, e tendo em conta o grande
número de informações numéricas obtidos durante o trabalho, existiu-se a necessidade
de utilização de ferramentas e recursos que facilitassem a leitura e interpretação dessas
informações, como gráficos e tabelas. Salientando que foi de total importância para a
eficiência na compreensão dos resultados a revisão bibliográfica feita no início da
pesquisa.
A análise é dada por 3 etapas, a primeira consiste no estudo da situação atual através
dos dados coletados, em que se observa o funcionamento do sistema nas condições
atuais de aplicação e seu histórico de 3 anos antes, considerando custos e falhas
levantados através dos dados de garantia utilizando-se das metodologias 5W2H, PDCA
e gráfico de Pareto. A segunda trata-se da análise de causa raiz para a determinação de
soluções para o modo de falha mais incidente com método Apollo e brainstorming. A
terceira e última etapa é o diagnóstico do resultado após a implantação das soluções
propostas.
Finalmente, comparando-se os dados obtidos com a literatura, pudemos ter a
possibilidade de uma análise crítica sobre a atual gestão de manutenção da empresa
estudada, gerando também a identificação das possíveis oportunidades de mudança e
melhorias a serem implementadas.
47
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
4.1 MODELO DE IMPLANTAÇÃO DA MCC
O modelo apresentado no capítulo teve início efetivo somente em janeiro de 2017,
pois antes disso as análises relacionadas a confiabilidade de equipamentos dentro da
empresa eram feitas pontualmente a partir de falhas existentes, em sua maioria voltado
a correção do que investigação das possíveis causas para dos modos de falha
encontrados. Apesar da empresa estudada apresentar hoje um modelo organizado e de
grande eficácia, nota-se que ainda existe um grande desenvolvimento e a necessidade
de maior confiança e credibilidade da alta gerencia nas análises dos equipamentos
críticos.
Podemos relacionar a MCC como um princípio da melhoria contínua dos processos
devido a diagnosticarmos as causas das falhas funcionais, selecionarmos o tipo de tarefa
de manutenção, analisarmos os dados de falha e revisarmos o plano de manutenção.
Para este trabalho desenvolveu-se a aplicação em um equipamento critico encontrado
através do método conhecido como Bad Actors, que identifica os equipamentos com
maior criticidade a ser colocados em ordem de priorização.
4.2 EQUIPAMENTO DE ESTUDO
O equipamento em estudo foi uma Bomba centrifuga da marca KSB, modelo
Megachem 20-250,1, que começou a operar em 13 de outubro de 2005. A Bomba
centrifuga Megachem é um de alta flexibilidade e produtividade recomendada para
bombeamento de produtos químicos, agressivos orgânicos e inorgânicos, óleo, água,
condensado e outros líquidos.
Optou-se pela escolha desta bomba devido a sua criticidade ao funcionamento do
processo, onde com a interrupção de sua operação acarreta na interrupção total do
processo, e ao alto custo de manutenção quando feita de forma corretiva. Além disso, o
prazo de entrega para alguns itens de reposição pode ser longo, uma vez que algumas
peças não são de pronta entrega, assim como o procedimento de aquisição de novas
peças leva um tempo significativo.
48
Por se tratar de um equipamento chegando em sua fase final de vida útil, uma análise
detalhada dos principais modos de falha será uma sobre vida, tendo como principal
objetivo a reestruturação das condições de operação normal da bomba.
4.3 DETERMINAÇÃO DA DISPONIBILIDADE
Inicialmente selecionou-se todas as manutenções corretivas de emergência de
prioridade 1, que são aquelas que ocasionaram paradas na máquina, dos últimos 4 anos
até o início deste trabalho (2014 a 2017) de operação da bomba em questão.
Após a classificação dos modos de falhas em grupos e o levantamento dos
respectivos tempos entre falhas e tempos de reparo, foi possível calcular o tempo médio
de reparo, o tempo médio entre falhas e a disponibilidade global do sistema conforme
apresentado na tabela 1. Para este trabalho, será considerado que após a ocorrência de
uma falha será realizado um reparo imediatamente, e que o reparo seja capaz de levar
o componente ou sistema falho novamente a sua condição original.
Tabela 1: Distribuição tempos de falha Modo de Falha
Data de inicio
Hora de Início
Data de término
Hora de Término
TBF (Horas)
TTR (Horas)
MPM - P30 com barulho anormal
10/06/2016 04:12:41 15/06/2016 11:00:00 0 72
MRP - P30 com vazamento
10/08/2016 18:50:55 10/08/2016 20:00:00 1479 8
MRP- Bomba P30 , substituição
10/09/2016 09:00:00 10/09/2016 18:30:00 734 10
P30 COM VAZAMENTO NO SELO
09/11/2016 08:30:00 09/11/2016 17:00:00 1439 16
MRP - Verificar Comunic. Rede ASI da P30
12/01/2017 14:00:00 12/01/2017 18:00:00 1542 11
MRP-Vazamento bomba P30 do R30
17/01/2017 16:30:00 17/01/2017 21:30:00 122 12
MRP-Vazamento selo P30
10/05/2017 08:00:00 10/05/2017 17:00:00 2704 16
MRP - Vazamento Selo Mecânico P30.
03/09/2017 17:00:00 03/09/2017 21:30:00 2793 12
MRP-Vazamento no selo da bomba P30
13/10/2017 19:00:00 14/10/2017 01:20:00 962 13
49
MRP-Bomba P30 c/ vazamento no selo
20/11/2017 16:00:00 20/11/2017 18:30:00 701 10
1268 17
MTBF MTTR
FONTE: Autor
Assim temos que em média, a cada 1268 horas ocorre uma intervenção de
manutenção do equipamento em estudo, e que o tempo médio de reparo de uma falha
é de aproximadamente 17 horas. Após encontrados esses valores, podemos então
calcular a disponibilidade global do equipamento através da equação (19):
𝐴 =1268
1268 + 17= 𝟗𝟖, 𝟔𝟕%
Desta forma, a disponibilidade calculada no período analisado é de 98,67%, a partir
dos valores de MTBF e MTTR obtidos.
Percebe-se que o valor encontra-se muito próximo de um benchmark de 100%,
porém, considerando que o equipamento em estudo é utilizado para a produção continua
de produtos químicos variados e que sua parada acarreta em perda da produção e
também ausência de produção por tempo indeterminado, é muito importante que sejam
aplicadas melhorias constantes no processo, uma vez que uma parada inesperada
representaria grandes perdas para a empresa, pois apesar de existir um equipamento
reserva, este vem sofrendo dos mesmo problemas e ambos são equipamentos de
elevado custo para troca. Diante disso, o objetivo do trabalho é elevar a confiabilidade
do equipamento a fim de se evitar prejuízos em momentos de grande demanda de
produção.
4.4 ANÁLISE DE CONFIABILDIADE
Através do software Minitab (versão 17), analisou-se o ajuste pela distribuição de
Weibull, e pode-se comprovar que os dados se ajustam adequadamente ao sistema. A
função probabilidade cumulativa (CDF) para o modelo Weibull é apresentado no gráfico
1.
50
Gráfico 1: Função de probabilidade Weibull para tempo entre falhas.
FONTE: Autor
Dessa forma pode-se obter os parâmetros da distribuição de probabilidade, conforme
demonstrado na tabela 2.
Tabela 2: Parâmetro da distribuição de probabilidade Weibull
Função densidade de probabilidade Parâmetros
Weilbull 2p β =0,84 η=1860,04 FONTE: Autor
No gráfico 2 é apresentado a curva R(t) que representa a função confiabilidade,
evidenciando que o sistema se encontra na fase de mortalidade infantil da curva da
banheira.
51
Gráfico 2: Função R(t) confiabilidade
FONTE: Autor
Tendo em vista os valores de MTBF sendo 1268 horas e do parâmetro β igual a 0,84,
percebe-se a presença de uma taxa de falhas decrescente, assim podemos considerar
que os defeitos, de um modo geral, podem ser provenientes de erros de projeto, falhas
operacionais, defeitos congênitos e ajustes mal executados. Consideramos então, para
este tipo de situação, a manutenção corretiva como a mais indicada, o que condiz com
a realidade do equipamento em estudo.
Com o intuito de diminuir o tempo de reparo entre falhas quando necessário a
execução de uma manutenção corretiva foi traçada um plano estratégico.
4.5 ANÁLISE DOS MODOS DE FALHA
Previamente a elaboração de uma estratégia de manutenção é importante que seja
feita a priorização dos problemas que, a partir dos dados obtidos, vão apresentar maior
incidência e maior tempo para reparo e, a partir desta análise, serão escolhidos aqueles
que representam maior impacto no sistema em estudo. No gráfico X a incidência das
52
falhas é demonstrada através de grupos separados, com representação dada por um
Diagrama da Pareto, que através do seu princípio de que 80% dos resultados
correspondem a apenas 20% dos seus fatores nos auxiliará na tomada de decisão.
Gráfico 3: Gráfico de Pareto – Ocorrências de falhas por modo de falhas
FONTE: Autor
Pode-se notar no período analisado, que o somatório de dois modos de falha já
apresentava mais de 77%, e quando adicionado o próximo modo de falha a porcentagem
ia além de 80. Assim optou-se por analisar apenas os modos de falha: vazamento e
desalinhamento. Porém, não só o número de ocorrências de falhas merece uma análise
profunda. Concederemos também que a falha pode gerar um longo tempo de reparo,
podendo até mesmo acarretar comprometimento da produção, ou então, podem ser
rapidamente solucionadas. Alguns modos de falha podem apresentar elevada
severidade, proporcionando assim altos tempos de reparo e tornando então cruciais no
que se refere perda de produtividade. Para tanto, é fundamental que o tempo de reparo
de cada modo de falha também seja levado em consideração, afim assim, de diminuir
perdas com as falhas. Com isso, os modos de falha que apresentavam maior tempo de
parada foram identificados conforme gráfico 4 abaixo.
53
Gráfico 4: Gráfico de Pareto – Somatório do tempo de parada
FONTE: Autor
A partir da observação do somatório dos tempos de paradas por vazamento por selo
mecânico possui alto grau de severidade para o sistema, seguido por ruído anormal.
Apesar da falha devido ao ruído anormal apresentar um elevado tempo de reparo,
percebe-se que, de um modo geral, não possui grande representatividade comparada
aos demais eventos de paradas para manutenção, pois se deve a apenas 3 ocorrências
com um elevado desprendimento de tempo. O alto número de somatória de tempo de
reparo se dá, consideravelmente, devido à somatória dos tempos de paradas
relacionadas a vazamento de selo mecânico, o qual se deu por 30 vezes num período
de estudado de 3 anos, sendo apenas 2 falhas desprendendo menos de 3 horas de
parada.
Assim, a partir do número de ocorrências discrepante e o tempo de reparo de cada
elevado deste modo de falha, em horas, é proposta a análise da falha que ocorrem por
vazamento de selo mecânico, pois além de seu percentual mais acumulado observado
nos gráficos 3 e 4 ou seja, este tipo de falha é realmente significativo para a análise.
4.6 IDENTIFICAÇÃO DAS CAUSAS
Com a seleção da criticidade a ser estudada, a próxima etapa foi a realização do
brainstorming, este apresentou as possíveis causas que geraram as ocorrências das
falhas, conforme segue no quadro 4.
54
Quadro 4: Brainstorming das possíveis causas dos modos de falha
FONTE: Autor
Identificadas as principais causas, pode-se construir uma arvore de falhar utilizando-
se do método Apollo, de maneira a relacionar as causas com os efeitos e identificar as
possíveis soluções deste problema. A arvore pode ser vista na figura 15.
Figura 15: Arvore de falhas método Apollo
55
56
FONTE: Autor
57
4.7 RESULTADOS
Com a utilização dos resultados do brainstorming e da árvore de falhas, foram
identificadas as causas mais prováveis para a ocorrência do modo de falha apontado
como mais críticos no sistema. Dessa forma, para o vazamento de selo as causas
seriam: Choque térmico na partida da bomba, trinca nas faces do selo mecânico, fadiga
das molas, incrustação dos polímeros nas molas, cavitação na partida da bomba e falha
na montagem.
4.7.1 CHOQUE TÉRMICO NA PARTIDA DA BOMBA
Uma falha devido a choque térmico na partida afeta diretamente o funcionamento da
máquina, e é muito comum de ocorrer em um sistema com rotação que gera calor
constantemente. Porém, apesar de poder acontecer facilmente, não possui grande
representatividade no que diz respeito à severidade para o sistema, pois normalmente
são problemas de simples solução e que muitas vezes não podem ser previstos em uma
manutenção corretiva. Além disso, a sua detecção é algo relativamente moderado, que
normalmente não demanda muito tempo para que seja identificada. Diante disso,
acredita-se que a melhor forma de minimizar os tempos de parada por uma falha
causada por choque térmico na partida da bomba é a prévia verificação de situação de
trabalho da bomba, ou seja, verificação de que esta não está trabalhando a seco ou se
a chave de fluxo a qual está exposta não é ineficiente para a capacidade da bomba. A
análise e observação prévia facilitaria a correção do problema. É de uma solução fácil e
acessível para a empresa, sem acarretar em custos adicionais. Além disso, é
fundamental que seja feito com frequência sempre em que a bomba for solicitada a
trabalhar, a fim de se evitar que as mesmas causas de falha voltem a ocorrer.
4.7.2 TRINCA NAS FACES DO SELO MECÂNICO
As trincas podem ocorrer devido ao choque térmico que sofre o material do selo
durante a partida da bomba, e pela necessidade de relubrificação constante do selo.
Sendo uma falha que possui alto grau de severidade para o sistema e que acorre com
bastante frequência, mas poderia ser evitada de maneira simples. Desta forma as ações
para contenção desta causa são as mesmas que para a causa anterior, e a relubrificação
constante do selo.
58
4.7.3 CAVITAÇÃO NA PARTIDA DA BOMBA
Um dos modos de falha mais conhecidos, e talvez o mais prejudicial ao
funcionamento do equipamento, a cavitação tem como princípio o desgaste do rotor da
bomba devido a formação de microbolhas de ar. Sendo uma falha que possui alto grau
de severidade para o sistema, porém também com solução simples, e com custos
adicionais de pouca relevância para o sistema em relação ao custo de seu efeito. Suas
principais ocorrências devem-se as seguintes situações: filtro de entrada da bomba
obstruído, oscilação de vazão, fim de processo de dosagem, ondem sua principal causa
é que o processo de limpeza não está bem definido gerando baixa eficiência na limpeza
da bomba e uma limitação de água na receita. Como solução propõe-se a revisão no
procedimento de limpeza e de tempo de dosagem do produto na bomba, para mitigar o
problema.
4.7.4 FADIGA DAS MOLAS
A fadiga das molas talvez seja o modo de falha que apresente maior variabilidade
com relação às causas e efeitos provocados no sistema, porém, de um modo geral,
possui pouca representatividade em razão dos baixos índices de severidade e
ocorrência. Os motivos variam desde uma falta de manutenção preventiva, variação de
pressão no recalque da bomba e vibração excessiva causada baixa rigidez na base,
tubulação forçada ou por operar com cavitação. Sua detecção não ocorre facilmente,
gerando assim uma dificuldade na sua contenção. Para isso, como proposta de solução,
recomenda-se que um maior acompanhamento no cumprimento da manutenção
preventiva, um controle na pressão exercida no recalque da bomba, avaliação da
instalação das tubulações, em relação a bomba, fabricar base nova, com apoio de 100%
do equipamento, melhorando assim rigidez, e as propostas dadas para solucionar a
cavitação citadas no tópico acima. Além disso, sugere-se que os colaboradores da
Manutenção recebam treinamento técnico específico do fabricante para o manuseio da
máquina, a fim de se instruir os usuários sobre como manusear adequadamente
determinados componentes, pois muitas vezes uma quebra pode ocorrer devido ao
desconhecimento das necessidades de funcionamento adequado do equipamento pelas
pessoas que o operam.
59
4.7.5 INCRUSTAÇÃO DOS POLÍMEROS NAS MOLAS
A incrustação, neste caso de utilização da bomba, é a principal causa por ser a mais
recorrente e, devido a isso, a mais relevante para análise. Porém, apesar de ter baixo
grau de severidade para o processo, possui soluções mais elaboradas e que teriam um
representativo custo para solução. Os fatores que geram esta incrustação são: a alta
reatividade do polímero bombeado e o aquecimento das faces do selo devido ao atrito
das faces, ao princípio de selagem e a falta de fluido de refrigeração. Sendo a solução
possível que cabe nesta causa, pois não há como alterar o produto que é bombeado,
seria a elaboração de um estudo para modificação do design da bomba em análise (P30),
considerando equipamento reserva e spare parts.
4.7.6 FALHA NA MONTAGEM
A falha na montagem do selo pode ser considerada a falha mais fácil de ser resolvida,
e está ligada diretamente ao procedimento executado pelos operadores que fazem a
troca na manutenção dos selos e também ao mal dimensionamento destes. Esta falha
tem baixa severidade, e acaba não sendo muito frequente, porém tem como principais
medidas de contenção a elaboração de um estudo para implementação de Inter
travamento considerando: chave de nível, transmissor de pressão, sensor de
temperatura e outros sistemas da planta e implementar um formulário dos 5 Check's
juntamente a todas as ordens de manutenção em toda montagem de equipamento.
4.7.7 PLANO DE AÇÃO MÉTODO APOLO
Identificadas as causas raízes dos modos de falha, deve-se tomar ações corretivas
imediatas com prioridade para esses problemas, de maneira a minimizá-los e aumentar
a confiabilidade do sistema. Dessa forma, foi construído um plano de ação, utilizando o
próprio software do método Apolo, que fornece uma vertente parecida com o conhecido
5W2H, e que já gera instantaneamente um relatório de ações conforme apresentado no
quadro 5.
Através do plano de ação, o planejamento e a execução das etapas no prazo
determinado deverão ser acompanhados pelos profissionais responsáveis pelas
atividades na empresa.
60
Quadro 5: Plano de Ação
FONTE: Autor
O quadro 6 mostra algumas propostas para a prevenção de todos os modos de
falha apresentados neste trabalho.
61
Quadro 6: Propostas de soluções para prevenção dos modos de falhas.
Equipamento Função Modo de Falha
Ação recomendada
Bomba Centrifuga
Bombeamento de polímero para reator
Choque térmico na partida da bomba
• Implementar a instalação de PIA-S- no
recalque da bomba, assim como temos nos demais reatores.
• Implementar delay no SDCD após abertura da válvula de fundo do R30, adequado para garantir 100% da escorva da bomba na partida.
• Elaborar estudo para implementação de intertravamento considerando: chave de nível, transmissor de pressão, sensor de temperatura e outros sistemas da planta. Fabricar base nova, com apoio de 100% do equipamento, melhorando a rigidez.
Trinca nas faces do selo mecânico
• Definir conceito padrão para as bombas de
dosagem de monômeros para a planta de Dispersões.
• Utilizar ações que cabem para o a falha relaciona da com cavitação.
Fadiga das molas
• Avaliar instalação das tubulações, em relação
a bomba. • Avaliar e aditar (se necessário), para garantir
que o histórico e banco de dados estejam disponíveis para a BASF em futuras renovações de contrato.
• Fabricar base nova, com apoio de
100% do equipamento, melhorando a rigidez. Encrustração de polímeros nas molas
• elaborar estudo para modificação do design da bomba em análise (P30), considerando equipamento reserva e spare parts.
Cavitação na partida da bomba
• Elaborar, publicar e divulgar (lista de presença como evidencia) procedimento de limpeza dos filtros de pré-emulsão e tubulação, definindo a periodicidade de limpeza.
Falha na montagem da bomba
• Preencher Formulário dos 5 Check's em toda montagem de equipamento, seja esta bomba, reator moinho, agitador.
• Treinar Mecânicos e Engenheiros na realização do preenchimento dos 5 Check's dimensionais em todas as Manutenções de equipamentos rotativos.
• Inserir em todas as Ordens de Manutenção o
formulário de 5 Check's, com o preenchimento correto para validar as condições em que o equipamento se encontra.
• Enviar histórico de cobranças, com relação a implementação dos 5 Check's.
FONTE: Autor.
62
5. CONCLUSÕES
Com a exigência cada vez mais severa do mercado em se produzir com maior
qualidade, flexibilidade e confiabilidade, leva-se a que, cada vez mais, a política e o
aprimoramento da manutenção de diversas indústrias estejam em foco. Utilizando-se
assim da Engenharia de Confiabilidade para desenvolvimento do plano de manutenção
de equipamentos ou sistemas, pois além de utilizar técnicas eficientes, possui grande
influência na estratégia de crescimento e desenvolvimento empresarial.
Para a empresa em questão, o objetivo principal neste trabalho era de aplicar um
modelo conhecido de análises quantitativas, para que este pudesse orientar na solução
de um problema recorrente a um equipamento crucial, visando futuras aplicações e
melhorias em outros equipamentos ou sistemas.
Através da análise da distribuição de Weibull confirmou-se que o sistema se encontra
na fase de mortalidade infantil da curva da banheira, pois os resultados obtidos pelos
cálculos de disponibilidade e confiabilidade, fundamentados pela coleta dos dados
históricos, puderam indicar que o equipamento apresenta uma taxa de falhas
decrescente. Com isso, uma estrutura de priorização dos problemas foi feita com o
problema que apresentava maior incidência e maior tempo para reparo significativo, e
diante das conclusões obtidas pode-se definir uma estratégia de mitigar o modo de falha.
Conclui-se ao fim que, apesar da empresa apresentar efetivos planos de
manutenção, treinamentos adequados de manuseio do equipamento, spare partes
condizentes com o necessário, em suma, um modelo organizado e eficaz de políticas e
estratégias de manutenção, a propostas neste trabalho poderá agregar valor à
metodologia já utilizada para solução á próximas necessidade. Assim, diante disto para
trabalhos futuros, acompanhar e avaliar os ganhos obtidos com a implementação desta
análise de maneira a monitorar os resultados a partir de sua aplicação, visando possíveis
reduções de custos associadas à gestão da manutenção.
63
Referências Bibliográficas
AGUIAR, P. C. G. Aplicação da metodologia, de análise e solução de problemas na célula lateral de uma linha de produção automotiva. Taubaté: Monografia (Especialização em Gestão Industrial do Departamento de Economia, Contabilidade e
Administração) Universidade de Taubaté, 2004. AGUIAR, S. Integração das Ferramentas da Qualidade ao PDCA e ao Programa Seis Sigma. Belo Horizonte: Editora de Desenvolvimento Gerencial, 2002.
ALBRECHT, K. Revolução nos serviços: como as empresas podem revolucionar a maneira de tratar os seus clientes, 5.a ed. Editora Pioneira, 256p., 1998.
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