Desenvolvimento de ferramentas para a aplicação da ... · Integrado de Engenharia e Gestão da...

Desenvolvimento de Ferramentas para a aplicao da metodologia RAMS a equipamentos industriais

Ludovico Morais

Licenciado em Engenharia Mecnica pela Faculdade de Engenharia da Universidade

do Porto

Dissertao submetida para a obteno do grau de mestre em Manuteno Industrial

Dissertao realizada sob a orientao do Professor Doutor Lus Andrade Ferreira, do Departamento de Engenharia Mecnica e Gesto Industrial da Faculdade de Engenharia da

Universidade do Porto

Porto, Dezembro de 2005

Resumo _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________


I

Resumo

A manuteno uma das funes mais importantes de uma empresa. Atravs dela

possvel manter ou restabelecer um sistema produtivo num estado ou em condies

prprias de segurana e de funcionamento para que este realize a funo que lhe

requerida com o nvel de performance desejado e com um custo de ciclo de vida

previsvel. Quando bem organizada e programada, um factor fundamental para a

qualidade e segurana dos sistemas produtivos, para a reduo de atrasos e para a

produtividade das empresas. Para isso necessrio integrar os pressupostos RAMS

ao longo de todo o ciclo de vida de um sistema produtivo, e no estabelecimento e

definio das tarefas de manuteno a implementar. Assim, no mbito da actividade

efectuada pela Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto no Projecto

SITEM Sistema Integrado de Engenharia e Gesto da Manuteno de Instalaes e

Equipamentos Industriais, foi desenvolvida uma metodologia de anlise de

equipamentos industriais, baseada nos critrios definidos no RAMS. Esta composta

pelas seguintes treze etapas: 1. Definio do sistema a analisar; 2. Descrio funcional

do sistema; 3. Diviso do sistema; 4. Realizao do diagrama funcional do sistema; 5.

Identificao da (s) avaria (s) do sistema e subsistemas; 6. Realizao de uma anlise

HAZOP e seleco dos subsistemas para aplicao de um estudo FMECA; 7.

Definio dos critrios de severidade, ocorrncia e detectabilidade para o sistema; 8.

Realizao da anlise FMECA; 9. Realizao da rvore de falhas; 10. Realizao da

matriz criticidade; 11. Realizao da rvore de eventos (se necessrio); 12. Realizao

da anlise de Pareto e 13. Aplicao da metodologia RCM e planeamento da

manuteno. Esta metodologia permite, atravs da utilizao de ferramentas como a

anlise HAZOP, FMECA e anlise Pareto, entre outras, e recorrendo a metodologias

como o RCM, identificar os subsistemas e respectivos componentes crticos dos

sistemas analisados e proceder seleco das tarefas manuteno e respectivas

frequncias adequadas a implementar.

Resumo _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________


II

A metodologia desenvolvida foi ento aplicada aos precipitadores electrostticos de

duas empresas de produo de pasta de papel. Numa primeira abordagem,

utilizando valores para as taxas de avarias calculados com base nos histricos das

empresas, de forma a poder comparar os componentes dos sistemas das duas

empresas. Numa abordagem seguinte, utilizando valores para as taxas de avarias

retirados de bases de dados, de forma a poder comparar para cada empresa os

resultados utilizando os dados para as taxas de avarias calculadas com base no seu

histrico com os dados retirados de bases de dados e assim aferir a aplicabilidade das

bases de dados a este tipo de sistemas.

Da aplicao da metodologia conclui-se que esta permite seleccionar de uma forma

objectiva, completa e organizada os subsistemas e respectivos componentes crticos,

classificados com a classe de risco intolervel, e para eles definir as tarefas de

manuteno adequadas e a respectiva frequncia com que se devem realizar. Permite

ainda, que na aquisio de novos equipamentos, esses subsistemas e respectivos

componentes crticos possam ser melhorados ou modificados na fase de projecto,

diminuindo assim os custos de ciclo de vida do equipamento, tornando-o mais fivel

e disponvel ao longo de todo o seu ciclo de vida.

Foi ainda possvel concluir que os histricos de avarias das empresas so

incompletos e pouco precisos, principalmente no que definio de modos de falha

diz respeito, sendo necessrio que as empresas se consciencializem que para realizar

uma manuteno adequada e rentvel necessrio ter histricos objectivos,

organizados e completos.

No caso dos valores para as taxas de avarias retirados de bases de dados verificou-se

que mesmo efectuando uma seleco criteriosa e que retratasse o mais fielmente

possvel o caso em estudo, os resultados obtidos so muito diferentes dos obtidos

com os valores calculados com base no histrico, o que se previa, visto tratar-se de

bases de dados no especficas para este tipo de aplicao. Assim, estas s devero

ser utilizadas quando no se tiver qualquer informao relativa aos componentes e

Resumo _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________


III

uma anlise deste tipo seja necessria, tendo em ateno que ser sempre uma

anlise subjectiva, pois depende de quem est a seleccionar os componentes das

bases de dados, e que poder levar a discrepncias em relao realidade existente

em cada empresa ou ambiente operativo.

Summary _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________


IV

Summary

Maintenance its one of the most important functions in one company, through it is

possible to keep or re-establish a productive system in one state or in proper

conditions of safety and operation, so it can perform its required function with the

desired level of performance and with predictable life cycle costs. When well

organized and scheduled, maintenance its one basic factor for the quality and safety

of the productive systems, as well as for the reduction of delays and for the

companies productivity. In order to accomplish that it is necessary to include the

RAMS elements in the entire productive system life cycle, and in the definition and

implementation of the maintenance tasks. So, in the scope of the activity performed

by Faculty of Engineering of the University of Porto in the Projecto SITEM Sistema

Integrado de Engenharia e Gesto da Manuteno de Instalaes e Equipamentos

Industriais, was developed an analysis methodology for industrial equipments

based in the RAMS elements. This methodology has thirteen stages: 1. Systems

definition; 2. Functional description of the system; 3. Division of the system; 4.

Construction of the functional diagram of the system; 5. Systems and subsystems

failure identification; 6. HAZOP analysis and selection of the subsystems for the

FMECA study; 7. Definition of the severity, occurrence and detectability criteria; 8.

Perform the FMECA analysis; 9. Perform the failure tree; 10. Perform the criticality

matrix; 11. Perform the event tree (if necessary); 12. Pareto analysis and 13.

Application of the RCM methodology and maintenance planning.

This methodology allows, using tools like HAZOP analysis, FMECA and Pareto

analysis, among others, and appealing to methodologies like RCM, to identify the

critical subsystems and the critical components of the analysed system and to

proceed to the selection of the maintenance tasks to use, as well as the frequency that

they should have.

Summary _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________


V

The develop methodology was applied on the electrostatic precipitators of two paper

mills companies. For the first application were used failure rates values calculated

from the companies failure records, in order to compare the components of the

electrostatic precipitators of the two companies. In the second application, were used

failure rates values collected from databases, in order to compare for each company

the results using the failure rates calculated from the companies failure records with

the results using the failure rates collected from databases, allowing, this way, to

survey the applicability of the databases to this kind of systems.

From the application of this methodology results that its implementation allows an

objective, complete and organized selection of the critical subsystems and

components of one system, and to them define the adequate maintenance tasks and

frequency that they must be carried out. Also allows, the improvement or

modification of those critical subsystems and components in project phase of one

system, decreasing this way the life cycle costs of the system, becoming it more

reliable and available throughout all its life cycle.

It was also possible to conclude that the companies failure records are incomplete

and ambiguous, specially in the failure modes definition, so it is extremely necessary

that the companies take conscience that in order to make the adequate and profitable

maintenance it is necessary to have precise, organized and complete failure records.

For the case of the failure rates collected from databases it was verified that even

making a rigorous selection and close as possible to the case study, the results were

very different from the ones using the failure rates values calculated from the

companies failure records. This was in some way, predictable, because the databases

didnt deal specifically with this kind of application. So, for this application the

failure rates collected from databases should only be used when there isnt any kind

of information for the components and when this kind of analysis is necessary, being

aware that the analysis will always be subjective and that can lead to significant

Summary _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________


VI

differences, because it depends on the person that makes the components selection

from the databases.

Agradecimentos _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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VII

Agradecimentos

Por todo o apoio e ajuda para a realizao deste trabalho gostaria de agradecer s

seguintes pessoas:

- ao Prof. Lus Andrade Ferreira por toda a orientao, ajuda, disponibilidade e

fornecimento de informao para a realizao deste trabalho, bem como, pela sua

anlise crtica sempre to necessria e bem-vinda;

- aos co-promotores do Projecto SITEM Sistema Integrado de Engenharia e

Gesto da Manuteno de Instalaes e Equipamentos Industriais, pela

disponibilizao de informaes e esclarecimento de algumas dvidas

relacionadas com o funcionamento dos equipamentos;

- ao Sr. Eng. Jorge Aguiar da SEW-Eurodrive, pelo fornecimento de catlogos de

manuteno para a anlise aos moto-redutores;

- Sr. Fernanda Fonseca, secretria da Seco de Mecnica Aplicada do DEMEGI

da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, por todo o apoio logstico

prestado, e pela compreenso e amizade;

- a toda a minha famlia, em especial aos meus pais, irm e irmo, e amigos pelo

seu apoio incondicional, pacincia, dedicao, amizade, compreenso e anlise

crtica, que tanto contriburam para que eu pudesse realizar este trabalho.

ndice _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________


VIII

ndice

Resumo.......................................................................................................................................I

Summary.................................................................................................................................IV

Agradecimentos ................................................................................................................... VII

ndice ....................................................................................................................................VIII

ndice de Figuras................................................................................................................. XIII

ndice de Tabelas ................................................................................................................ XVI

Lista de Abreviaturas ......................................................................................................... XIX

Lista de Smbolos ................................................................................................................ XXI

Glossrio .............................................................................................................................XXII

1 INTRODUO E OBJECTIVOS ........................................................................................1

1.1 Objectivos........................................................................................................................2

1.2 Desenvolvimento do trabalho .....................................................................................3

2 CICLO DE VIDA DOS SISTEMAS PRODUTIVOS E ESTRATGIAS DE

MANUTENO......................................................................................................................6

2.1 Fases do ciclo de vida dos sistemas produtivos........................................................8

2.1.1 Planeamento do sistema produtivo .....................................................................9

2.1.2 Projecto do sistema produtivo ............................................................................10

2.1.2.1 Projecto Conceptual...........................................................................................12

2.1.2.2 Projecto Preliminar e Final ...............................................................................13

2.1.3 Planeamento do processo de fabrico .................................................................14

2.1.4 Fabrico do sistema produtivo .............................................................................14

2.1.5 Venda, Distribuio e Instalao ........................................................................14

2.1.6 Operao e manuteno ......................................................................................15

2.1.7 Desactivao e Desmantelamento......................................................................16

2.2 Anlise dos custos do ciclo de vida ..........................................................................16

2.2.1 Definio de custo de ciclo de vida....................................................................16

2.2.2 Etapas de uma anlise de custos de ciclo de vida............................................18

2.3 ESTRATGIAS DE MANUTENO.......................................................................19

ndice _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________


IX

2.3.1 Terotecnologia.......................................................................................................19

2.3.1.1 Modelo de base da Terotecnologia..................................................................19

2.3.1.2 Modelo avanado da Terotecnologia..............................................................21

2.3.2 Modelo EUT (The Eindhoven University of Technology Model) .................21

2.3.3 TQMain Total Quality Maintenance...............................................................23

2.3.4 TPM Total Productive Maintenance ...............................................................25

2.3.5 RCM Reliability Centred Maintenance........................................................26

2.3.6 RAMS Reliability, Availability, Maintainability and Safety .......................28

3 RAMS ...................................................................................................................................31

3.1 Definio de RAMS e as interaces entre os elementos RAMS, fiabilidade,

disponibilidade, manutenibilidade e segurana...........................................................31

3.1.1 Elementos RAMS ..................................................................................................31

3.1.2 Factores que influenciam o RAMS.....................................................................34

3.1.3 Meios para atingir o RAMS.................................................................................37

3.1.4 Risco........................................................................................................................40

3.1.5 Gesto do RAMS...................................................................................................43

4 METODOLOGIA DE ANLISE DESENVOLVIDA .....................................................46

4.1 Definio do sistema a analisar .................................................................................47

4.2 Descrio funcional do sistema .................................................................................47

4.3 Diviso do sistema.......................................................................................................47

4.4 Realizao do diagrama funcional do sistema ........................................................48

4.5 Identificao da (s) avaria (s) do sistema e subsistemas ........................................48

4.6 Realizao de uma anlise HAZOP e seleco dos subsistemas para aplicao

de um estudo FMECA ......................................................................................................49

4.7 Definio dos critrios de severidade, ocorrncia e detectabilidade para o

sistema.................................................................................................................................52

4.8 Realizao da anlise FMECA ...................................................................................52

4.9 Realizao da rvore de falhas ..................................................................................56

4.10 Realizao da matriz criticidade..............................................................................59

4.11 Realizao da rvore de eventos .............................................................................61

4.12 Realizao da anlise de Pareto...............................................................................63

ndice _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________


X

4.13 Aplicao da metodologia RCM e planeamento da manuteno ......................63

5 APLICAO A UM CASO PRTICO O PRECIPITADOR ELECTROSTTICO.67

5.1 Constituio do Precipitador Electrosttico ............................................................68

5.2 Funcionamento do Precipitador Electrosttico .......................................................73

5.3 Aplicao da metodologia ao Precipitador Electrosttico da empresa A ...........76

5.3.1 Definio do sistema a analisar para a empresa A ..........................................76

5.3.2 Descrio funcional do sistema da empresa A.................................................77

5.3.3 Diviso do sistema da empresa A ......................................................................79

5.3.4 Realizao do diagrama de blocos funcional do sistema da empresa A......82

5.3.5 Identificao da (s) avaria (s) do sistema e subsistemas da empresa A .......83

5.3.6 Anlise HAZOP e seleco dos subsistemas para aplicao de um estudo

FMECA ao sistema da empresa A ...............................................................................85

5.3.7 Definio dos critrios de severidade, ocorrncia e detectabilidade para o

sistema da empresa A ...................................................................................................87

5.3.8 Realizao da anlise FMECA aos subsistemas da empresa A......................89

5.3.9 Realizao da rvore de falhas ao sistema da empresa A ..............................91

5.3.10 Realizao da matriz criticidade ao sistema da empresa A .........................93

5.3.11 Realizao da anlise de Pareto aos subsistemas crticos da empresa A ...98

5.3.12 Aplicao da metodologia RCM e planeamento da manuteno para

sistema da empresa A ...................................................................................................99

5.4 Aplicao da metodologia ao Precipitador Electrosttico da empresa B ..........108

5.4.1 Definio do sistema a analisar para a empresa B.........................................109

5.4.2 Descrio funcional do sistema da empresa B ...............................................109

5.4.3 Diviso do sistema da empresa B.....................................................................109

5.4.4 Realizao do diagrama de blocos funcional do sistema da empresa B.....114

5.4.5 Identificao da (s) avaria (s) do sistema e subsistemas da empresa B ......114

5.4.6 Anlise HAZOP e seleco dos subsistemas para aplicao de um estudo

FMECA ao sistema da empresa B..............................................................................114

5.4.7 Definio dos critrios de severidade, ocorrncia e detectabilidade para o

sistema da empresa B..................................................................................................116

5.4.8 Realizao da anlise FMECA aos subsistemas da empresa B ....................116

ndice _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________


XI

5.4.9 Realizao da rvore de falhas ao sistema da empresa B .............................118

5.4.10 Realizao da matriz criticidade ao sistema da empresa B ........................120

5.4.11 Realizao da anlise de Pareto aos subsistemas crticos da empresa B ..124

5.4.12 Aplicao da metodologia RCM e planeamento da manuteno para o

sistema da empresa B..................................................................................................126

5.5 Aplicao dos dados retirados de base de dados anlise do Precipitador

Electrosttico da empresa A...........................................................................................132

5.5.1 Realizao da anlise FMECA da empresa A utilizando bases de dados ..132

5.5.2 Realizao da rvore de falhas da empresa A utilizando bases de dados .134

5.5.3 Realizao da matriz criticidade da empresa A utilizando bases de dados

........................................................................................................................................136

5.5.4 Realizao da anlise de Pareto da empresa A utilizando bases de dados140

5.5.5 Aplicao da metodologia RCM e planeamento da manuteno da empresa

A utilizando bases de dados ......................................................................................142

5.6 Aplicao dos dados retirados de base de dados anlise do Precipitador

Electrosttico da empresa B ...........................................................................................144

5.6.1 Realizao da anlise FMECA da empresa B utilizando bases de dados...145

5.6.2 Realizao da rvore de falhas da empresa B utilizando bases de dados..146

5.6.3 Realizao da matriz criticidade da empresa B utilizando bases de dados

........................................................................................................................................148

5.6.4 Realizao da anlise de Pareto da empresa B utilizando bases de dados 152

5.6.5 Aplicao da metodologia RCM e planeamento da manuteno da empresa

B utilizando bases de dados.......................................................................................152

6 DISCUSSO ......................................................................................................................154

6.1 Comparao dos resultados da empresa A com a empresa B ............................154

6.2 Comparao dos resultados obtidos com dados das empresas e utilizando bases

de dados, para a empresa A...........................................................................................161

6.3 Comparao dos resultados obtidos com dados das empresas e utilizando bases

de dados, para a empresa B............................................................................................166

6.4 Concluses a retirar da discusso dos resultados.................................................169

7 CONCLUSES..................................................................................................................171

ndice _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________


XII

8 TRABALHOS FUTUROS.................................................................................................173

Referncias............................................................................................................................174

Anexos...178

Anexo A: Figuras da diviso dos subsistemas - Empresa A.179

Anexo B: Anlise HAZOP ao precipitador electrosttico - Empresa A...187

Anexo C: rvores de Falha dos subsistemas - Empresa A202

Anexo D: Figuras da diviso dos subsistemas - Empresa B..213

Anexo E: Anlise HAZOP ao precipitador electrosttico - Empresa B....219

Anexo F: rvores de Falha dos subsistemas - Empresa B.233

Anexo G: Objectivos, dados e tarefas de verificao das fases do ciclo de vida do

RAMS.243

Anexo H: Quadros da anlise FMECA.265

ndice de Figuras _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________


XIII

ndice de Figuras

Figura 1:

Fases do ciclo de vida de um sistema produtivo.. 8

Figura 2:

Evoluo dos custos ao longo do ciclo de vida de um sistema operativo. 17

Figura 3:

Etapas a implementar para a realizao de uma anlise LCC 18

Figura 4:

Terotecnologia Conceito de Base. 20

Figura 5:

Modelo EUT... 22

Figura 6:

Modelo TQMain 24

Figura 7:

Diagrama RAMS para o ciclo de vida dos sistemas. 29

Figura 8:

Interligao dos elementos do RAMS 32

Figura 9:

Factores que influenciam o RAMS. 36

Figura 10:

Representao das zonas ALARP e medidas a adoptar.. 42

Figura 11:

Representao sequencial do diagrama RAMS para o ciclo de vida dos sistemas... 44

Figura 12:

Diagrama RAMS para o ciclo de vida dos sistemas. 45

Figura 13:

Procedimento para aplicao da anlise HAZOP. 51

Figura 14:

Quadro FMECA utilizado nesta metodologia de anlise 57

Figura 15:

Exemplo de uma rvore de eventos... 62

Figura 16:

Diagrama de deciso RCM.. 66

Figura 17:

Vista geral do Precipitador.. 68

Figura 18:

Elctrodos emissores e estrutura de suporte. 69

Figura 19:

Elctrodos colectores e estrutura de suporte. 70

Figura 20:

Constituio do equipamento de alta tenso 71

ndice de Figuras _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________


XIV

Figura 21:

Martelos e o seu funcionamento. 71

Figura 22:

Fundos e transportadores 72

Figura 23:

Vlvula Rotativa 72

Figura 24:

Estrutura do Precipitador Electrosttico 73

Figura 25:

Funcionamento de um Precipitador Electrosttico.. 75

Figura 26:

Sistema a analisar.. 77

Figura 27:

Diviso do precipitador electrosttico nos diferentes subsistemas 79

Figura 28:

Diviso do subsistema Vlvula de disco da empresa A.. 80

Figura 29:

Diviso do subsistema Exausto da empresa A... 81

Figura 30:

Diviso do subsistema Gerao do campo elctrico da empresa A... 81

Figura 31:

Diagrama de blocos funcional do precipitador electrosttico da caldeira de recuperao 83

Figura 32:

rvore de falhas para o precipitador electrosttico da empresa A... 92

Figura 33:

Tendncia das avarias dos componentes Rectificador de alta tenso e Transformador da empresa A 101

Figura 34:

Tendncia das avarias do componente Grupo transformador-rectificador da empresa A.. 102

Figura 35:

Tendncia das avarias do componente Acoplamento hidrulico da empresa A 103

Figura 36:

Tendncia das avarias do componente Unidade hidrulica da empresa A... 104

Figura 37:

Tendncia das avarias do componente Vlvula do controlo da temperatura do leo do acoplamento da empresa A. 104

Figura 38:

Tendncia das avarias do componente Corrente de arrasto da empresa A... 105

ndice de Figuras _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________


XV

Figura 39:

Diviso do subsistema Vlvula de disco da empresa B.. 110

Figura 40:

Diviso do subsistema Exausto da empresa B 111

Figura 41:

Diviso do subsistema Gerao do campo elctrico da empresa B... 112

Figura 42:

Diviso do subsistema Remoo de partculas da empresa B 112

Figura 43:

Diviso do subsistema Descarga de partculas da empresa B 113

Figura 44:

rvore de falhas para o precipitador electrosttico da empresa B... 119

Figura 45:

Tendncia das avarias do componente Corrente de arrasto da empresa B... 127

Figura 46:

Tendncia das avarias do componente Moto-redutor dos subsistemas Remoo de partculas e Descarga de partculas da empresa B. 128

Figura 47:

Tendncia das avarias do componente Moto-redutor do subsistema Exausto da empresa B 129

Figura 48:

rvore de falhas para o precipitador electrosttico da empresa A utilizando bases de dados 135

Figura 49: rvore de falhas para o precipitador electrosttico da empresa B utilizando bases de dados 147

ndice de Tabelas _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________


XVI

ndice de Tabelas

Tabela 1:

Lista de palavras-chave e seu significado 50

Tabela 2:

Valores de normalmente considerados. 55

Tabela 3:

Smbolos utilizados para designar os acontecimentos. 58

Tabela 4:

Smbolos utilizados para designar as portas lgicas. 58

Tabela 5:

Categorias qualitativas do risco 60

Tabela 6:

Matriz Criticidade considerada. 61

Tabela 7:

Avaria considerada para o sistema em anlise... 84

Tabela 8:

Avarias consideradas para os subsistemas em anlise. 84

Tabela 9:

Anlise HAZOP ao subsistema Gerao do campo elctrico da empresa A

86

Tabela 10:

Nveis de severidade considerados e a sua descrio para o precipitador electrosttico..

88

Tabela 11:

Nveis de ocorrncia considerados e a sua descrio para o precipitador electrosttico.. 89

Tabela 12:

Nveis de detectabilidade considerados e a sua descrio para o precipitador electrosttico...

89

Tabela 13:

Matriz criticidade para o precipitador electrosttico da empresa A..

93

Tabela 14:

Tarefas de manuteno propostas e respectiva frequncia para o subsistema Gerao do campo elctrico da empresa A.

106

Tabela 15:

Tarefas de manuteno propostas e respectiva frequncia para o

subsistema Exausto da empresa A...

107

Tabela 16:


subsistema Vlvula disco da empresa A..

107

ndice de Tabelas _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________


XVII

Tabela 17:

Tarefas de manuteno propostas e respectiva frequncia para o subsistema Remoo de partculas da empresa A..

108

Tabela 18:


subsistema Descarga de partculas da empresa A..

108

Tabela 19:

Anlise HAZOP ao subsistema Remoo de partculas da empresa B...

115

Tabela 20:

Matriz criticidade para o precipitador electrosttico da empresa B

120

Tabela 21:

Tarefas de manuteno propostas e respectiva frequncia para os subsistemas Remoo de partculas da empresa B...

130

Tabela 22:

Tarefas de manuteno propostas e respectiva frequncia para o subsistema Descarga de partculas da empresa B...

131

Tabela 23:

Tarefas de manuteno propostas e respectiva frequncia para o subsistema Exausto da empresa B...

131

Tabela 24:

Matriz criticidade para o precipitador electrosttico da empresa A utilizando bases de dados..

136

Tabela 25:

Tarefas de manuteno propostas e respectiva frequncia para o subsistema Gerao do campo elctrico da empresa A utilizando bases de dados..

143

Tabela 26:

Tarefas de manuteno propostas e respectiva frequncia para o subsistema Exausto da empresa A utilizando bases de dados...

143

Tabela 27:

Tarefas de manuteno propostas e respectiva frequncia para o subsistema Vlvula disco da empresa A utilizando bases de dados.

144

Tabela 28:

Matriz criticidade para o precipitador electrosttico da empresa B utilizando bases de dados..

148

Tabela 29:

Tarefas de manuteno propostas e respectiva frequncia para o subsistema Gerao do campo elctrico da empresa B utilizando bases de dados..

153

Tabela 30:

Componentes diferentes e suas taxas de avarias para as empresas A e B.. 156

ndice de Tabelas _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________


XVIII

Tabela 31:

Taxas de avarias do precipitador electrosttico e dos subsistemas das empresas A e B... 158

Tabela 32:

Componentes das empresas A e B que apresentam risco intolervel..

160

Tabela 33:

Comparao da taxa de avarias do precipitador electrosttico e respectivos subsistemas da empresa A

162

Tabela 34:

Componentes de risco intolervel da empresa A para as duas provenincias de taxas de avarias. 164

Tabela 35:

Frequncia das tarefas para os componentes crticos da empresa A segundo a fonte das taxas de avarias... 166

Tabela 36:

Comparao da taxa de avarias do precipitador electrosttico e respectivos subsistemas da empresa B. 167

Tabela 37:

Componentes de risco intolervel da empresa B para as duas provenincias de taxas de avarias. 169

Lista de Abreviaturas _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________


XIX

Lista de Abreviaturas

ALARP As Low As Reasonably practible

D Disponibilidade

ET Estatstica de teste utilizada no teste de Laplace

ETA Event tree analysis

EUT The Eindhoven University of Technology Model

FMECA Failure mode, effects and criticality analysis

FTA Failure tree analysis

GAMAB Globalement Au Moins Aussi Bon

HAZOP Hazard and operability studies

IID Tempos independentes e identicamente distribudos

JIT Just in time

LCC Life Cycle Costs

LRU Line Repair Units

MDT tempo mdio de indisponibilidade

Lista de Abreviaturas _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________


XX

MEM Princpio de mortalidade endgena mnima

MTBF Tempo mdio entre avarias consecutivas

MTTF tempo mdio de funcionamento at avaria

MTTR tempo mdio de manuteno correctiva

MUT tempo mdio de funcionamento aps manuteno correctiva

OEE Overall Equipment Effectiveness

OPE Overall Process Effectiveness

P-D-C-A Plan-Do-Check-Act

RAMS Reliability, Availability, Maintainability and Safety

RCM Reliability-Centred Maintenance

RPN Risk priority number

TPM Total Productive Maintenance

TQMain Total Quality Maintenance

Lista de Smbolos _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________


XXI

Lista de Smbolos

C Criticidade do modo de falha.

Probabilidade de ocorrncia do modo de falha.

Contribuio do modo de falha para a avaria.

p Taxa de avarias.

t Tempo de operao (horas).

O Ocorrncia.

S Severidade.

D Detectabilidade.

Glossrio _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________


XXII

Glossrio

Avaria: resultado de um ou vrios acontecimentos que colocam um sistema e os seus

constituintes (subsistemas, conjuntos, subconjuntos e componentes) num estado em

que este impedido de executar uma funo requerida, com o nvel de performance

desejado.

Causa da falha: processos qumicos ou fsicos, defeitos de projecto, defeitos de

qualidade, ou outros processos que conduzem avaria ou que iniciam o processo

fsico de deteriorao que conduz avaria.

Componente: conjunto de peas indivisveis funcionalmente.

Conjunto: grupo de subconjuntos.

Criticidade: medida relativa das consequncias de um modo de falha e da sua

frequncia de ocorrncia.

Detectabilidade: medida da capacidade para a identificao de possveis avarias dos

componentes antes de estas ocorrerem.

Disponibilidade: a capacidade do produto se encontrar num estado de executar uma

funo requerida sob dadas condies e num determinado momento ou intervalo de

tempo, assumindo que os recursos externos necessrios so fornecidos.

Efeitos da falha: consequncias que um modo de falha tem na operao, funo, ou

estado de um componente.

Falha: estado no qual um bem fsico ou sistema se encontra em que no capaz de

realizar a funo requerida com o nvel de desempenho desejado.

Glossrio _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________


XXIII

Fiabilidade: a probabilidade de um item poder executar uma funo requerida sob

determinadas condies durante um dado intervalo de tempo (t1, t2).

Funo: tarefa para a qual o sistema foi projectado para cumprir.

Manutenibilidade: a probabilidade de uma aco activa de manuteno, para um

elemento sob determinadas condies de utilizao, poder ser executada dentro de

um intervalo de tempo estabelecido, quando a manuteno realizada nas condies

pr-estabelecidas e com a utilizao de procedimentos escritos e recursos pr-

definidos.

Modo de falha: a forma como o componente pode avariar. Geralmente descreve a

forma como a avaria ocorre e o seu impacto na operao do equipamento.

Ocorrncia: representa o nmero relativo de avarias de um determinado

componente.

Risco: combinao da probabilidade de ocorrncia ou frequncia de ocorrncia dum

acontecimento ou combinao de acontecimentos que podem conduzir a uma

situao potencialmente perigosa com a consequncia dessa situao potencialmente

perigosa.

Segurana: ausncia de risco no aceitvel.

Severidade: gravidade do efeito de um modo de falha nos nveis superiores dos

conjuntos, e nos sistemas ou nos operadores.

Sistema: conjunto de subsistemas que esto interligados por forma a cumprirem uma

funo especfica.

Glossrio _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________


XXIV

Subconjunto: grupo de componentes.

Subsistema: grupo de conjuntos cujas funes esto integradas com vista

realizao de uma actividade especfica necessria para cumprir a funo requerida.

Taxa de avarias: nmero de avarias por unidade de tempo.

Tempo de operao: o tempo de operao do componente em horas, ou o nmero de

ciclos de operao do componente por cada operao do sistema.

Introduo e Objectivos _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________


1

1 INTRODUO E OBJECTIVOS

A manuteno uma das funes mais importantes de uma empresa, e tambm uma

das mais dispendiosas, como tal deve ser merecedora de especial ateno. Atravs

dela possvel manter ou restabelecer um sistema produtivo num estado ou em

condies prprias de segurana e de funcionamento para que este realize a funo

que lhe requerida com os nveis de performance desejados e com custos de ciclo de

vida previsveis. Assim, necessrio integrar o RAMS (Reliability, Availability,

Maintainability and Safety) nas fases de projecto, fabrico e instalao do ciclo de vida

de um sistema produtivo, bem como integr-lo no estabelecimento e definio das

tarefas de manuteno a implementar nos sistemas produtivos.

A manuteno quando devidamente organizada e programada um factor de

extrema importncia para a qualidade e segurana dos sistemas produtivos, reduo

de atrasos e para o aumento da produtividade das empresas, contribuindo assim,

para o desenvolvimento e competitividade das mesmas.

Assim, para realizar uma manuteno bem programada e organizada, necessrio

conhecer os componentes crticos de um sistema, bem como definir as tarefas de

manuteno e frequncia de realizao adequadas. Para isso, no mbito do Projecto

SITEM Sistema Integrado de Engenharia e Gesto da Manuteno de Instalaes e

Equipamentos Industriais, financiado pelo PRIME, medida 3.1A (Projectos

Mobilizadores para o Desenvolvimento Tecnolgico Projecto Mobilizador SITEM

N. 03/147) e da actividade desenvolvida pela Faculdade de Engenharia da

Universidade do Porto neste projecto, foi criada uma metodologia de anlise de

equipamentos baseada nos pressupostos RAMS que permitisse assim, uma anlise

estruturada e objectiva a um sistema, por forma a identificar os componentes mais

crticos e a definir as tarefas de manuteno e frequncia de realizao adequadas.


__________________________________________________________________________________________


2

A metodologia consiste em treze etapas, as quais permitem em primeiro lugar

conhecer o sistema a analisar atravs da sua diviso em subsistemas, conjuntos,

subconjuntos e componentes. Seguidamente, utilizando a anlise HAZOP (Hazard

and Operability Studies) seleccionar os subsistemas para aplicao de um estudo

FMECA (Failure Modes, Effects and Criticality Analysis). Posteriormente definir

critrios de severidade, ocorrncia e detectabilidade para o sistema e realizar o

estudo FMECA. Aps a realizao deste estudo realizar as rvores de falhas e a

matriz criticidade para o sistema de forma a encontrar os seus subsistemas e

componentes crticos. Por fim, proceder realizao de uma anlise Pareto para

seleccionar os modos de falha crticos dos componentes do sistema seleccionados na

etapa anterior, e aplicao da metodologia RCM (Reliability-Centred Maintenance)

para definir e planear as tarefas de manuteno a realizar nesses componentes.

Esta metodologia foi aplicada ao precipitador electrosttico de duas empresas de

produo de pasta de papel por forma a valid-la e a averiguar as dificuldades que se

podem encontrar na sua implementao, nomeadamente ao nvel dos histricos de

avarias. Permitindo ainda, a comparao entre dois sistemas iguais, averiguando

assim qual ou quais os componentes mais fiveis e quais os que se devem utilizar nos

subsistemas mais crticos. Esta metodologia foi ainda utilizada com dados para as

taxas de avarias retirados de bases de dados por forma a verificar a aplicabilidade e

utilizao de bases de dados neste tipo de equipamentos.

1.1 Objectivos

Este trabalho apresenta os seguintes objectivos:

Desenvolver uma metodologia de anlise de equipamentos que permita de

forma estruturada e objectiva, conhecer os subsistemas e componentes


__________________________________________________________________________________________


3

crticos de um sistema, e estabelecer as tarefas de manuteno e respectiva

frequncia adequadas aos modos de falha crticos desses componentes.

Proceder sua validao, implementando-a em dois precipitadores

electrostticos de duas empresas de produo de pasta de papel.

Utilizar a metodologia para comparar os resultados entre os dois

precipitadores electrostticos analisados e assim verificar quais os

componentes mais fiveis.

Utilizar dados de taxas de avarias retirados de bases de dados, por forma a

validar a sua utilizao na metodologia desenvolvida e a verificar a sua

aplicabilidade neste tipo de equipamentos, atravs da sua comparao com

os resultados obtidos utilizando dados para as taxas de avarias calculados

com base nos histricos das empresas.

1.2 Desenvolvimento do trabalho

Neste primeiro captulo enquadra-se o desenvolvimento da metodologia de anlise

de equipamentos ao nvel da manuteno e do ciclo de vida dos produtos, e

descreve-se o desenvolvimento do trabalho.

No Captulo 2 exemplificam-se e descrevem-se as fases do ciclo de vida de um

sistema produtivo, bem como, as fases para a anlise dos custos do seu ciclo de vida

e quais as etapas a cumprir em cada fase. Introduzem-se ainda, e descrevem-se

sumariamente, as estratgias de manuteno que podero ser implementadas

aquando da anlise da manuteno, justificando a escolha do RAMS para o

desenvolvimento desta metodologia.

O Captulo 3 pretende sumariamente definir o conceito de RAMS no mbito do

projecto e as interaces entre os elementos RAMS, fiabilidade, disponibilidade,

manutenibilidade e segurana. Iniciando-se por isso, pela definio de RAMS e dos

critrios para cada um dos seus elementos. Sendo de seguida enunciados os factores


__________________________________________________________________________________________


4

que influenciam o RAMS, os meios para o atingir e a sua gesto. Faz-se ainda

referncia definio de risco e ao princpio utilizado neste trabalho para o

caracterizar.

No Captulo 4 est descrita a metodologia de anlise desenvolvida neste trabalho, e

as suas treze etapas. Sendo possvel verificar quais os mtodos e hipteses utilizados

em cada uma das etapas.

O Captulo 5 apresenta a aplicao da metodologia desenvolvida a um caso prtico, o

precipitador electrosttico, sendo descritas: a constituio do precipitador

electrosttico, o seu princpio de funcionamento e as diferentes etapas e resultados da

metodologia aplicadas aos precipitadores electrostticos da empresa A e B,

utilizando valores para as taxas de avarias calculados com base no histrico das

empresas, bem como, as etapas e resultados da metodologia para os precipitadores

das duas empresas, utilizando valores para as taxas de avarias retiradas de bases de

dados.

No Captulo 6 efectua-se a discusso dos resultados obtidos no Cap. 5, procedendo-

se comparao dos resultados obtidos para cada um dos precipitadores

electrostticos das empresas A e B, utilizando os dados para as taxas de avarias

calculados com base nos histricos de avarias das empresas, e comparao para o

precipitador electrosttico da mesma empresa utilizando os dados para as taxas de

avarias calculadas com base nos histricos das empresas e os retirados de bases de

dados. So ainda apresentadas as diferentes concluses para cada uma destas

comparaes de resultados.

O Captulo 7 apresenta as concluses gerais deste trabalho, avaliando assim a

metodologia de anlise desenvolvida e a aplicabilidade das bases de dados a este

tipo de equipamentos.


__________________________________________________________________________________________


5

Finalmente, o Captulo 8 apresenta uma lista de trabalhos futuros que permite

completar a metodologia desenvolvida e torn-la mais adequada a uma aplicao

mais ampla numa instalao.

Ciclo de vida dos sistemas produtivos e estratgias de manuteno _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________


6

2 CICLO DE VIDA DOS SISTEMAS PRODUTIVOS E ESTRATGIAS

DE MANUTENO

Cada vez mais as empresas procuram sistemas produtivos que desempenhem a

funo requerida com nveis de performance desejados e com custos de ciclo de vida

previsveis. No entanto, devido a avarias inesperadas, provocadas por falhas

provenientes da fase de projecto do sistema produtivo, por um apoio deficiente ao

sistema produtivo no seu ambiente operativo, ou ainda pela sua utilizao incorrecta,

estes no atingem os requisitos para os quais foram concebidos, conduzindo a custos

inesperados e insatisfao das empresas que os adquirem. Assim, necessrio

integrar os pressupostos RAMS (Reliability, Availability, Maintainability and Safety)

ao longo do ciclo de vida dos sistemas produtivos, principalmente nas fases de

projecto, fabrico e instalao destes, para assim, obter um sistema produtivo sem

avarias inesperadas ao longo do ciclo de vida, com custos de ciclo de vida

documentados e controlados, e com uma manuteno correcta (Markeset and Kumar,

2003).

A criao de um sistema produtivo prende-se com o facto de existir uma

determinada necessidade, seja ela real ou imaginada, para a existncia e consequente

utilizao desse sistema produtivo. Essa necessidade pode advir de presses externas

ou internas. As presses externas para a existncia de um novo sistema produtivo

devem-se geralmente a encomendas directas por parte dos clientes, existncia de

produtos obsoletos, disponibilidade de novas tecnologias ou a mudanas das

exigncias do mercado. As presses internas esto geralmente relacionadas com

novas ideias provenientes de novas descobertas e desenvolvimentos dentro da

empresa ou com a necessidade de um novo sistema produtivo, identificada pelo

departamento de marketing da empresa.

Aps identificada a necessidade de um sistema produtivo este tem que ser

projectado e fabricado. Este processo de realizao do sistema produtivo,


__________________________________________________________________________________________


7

denominado ciclo de vida do sistema produtivo consiste em 10 fases: especificao

das necessidades, planeamento do sistema produtivo, projecto (conceptual,

preliminar e de pormenor), verificao, fabrico do prottipo, planeamento do

processo de fabrico, fabrico do sistema produtivo, venda, distribuio e instalao,

operao e manuteno, e por fim desactivao e desmantelamento. Na figura 1,

podem-se observar as fases do ciclo de vida de um sistema produtivo e o seu

desenvolvimento sequencial, isto , uma fase s pode ser realizada se a fase que a

precede estiver devidamente concluda (Hundal, 2001).


__________________________________________________________________________________________


8

2.1 Fases do ciclo de vida dos sistemas produtivos

Figura 1: Fases do ciclo de vida de um sistema produtivo (adaptada de Hundal, 2001)

Especificao das

necessidades

Planeamento do sistema produtivo

Projecto: Conceptual Preliminar Final

Fabrico do prottipo

Verificao

Planeamento do processo de fabrico

Fabrico do sistema produtivoMaterial

Equipamento

Sistema Produtivo

Venda, Distribuio e Instalao

Operao e Manuteno

Desactivao e Desmantelamento


__________________________________________________________________________________________


9

2.1.1 Planeamento do sistema produtivo A fase de planeamento do sistema produtivo consiste na pesquisa, seleco e

desenvolvimento de ideias para o novo sistema produtivo. Deve-se assim, recorrer a

uma abordagem sistemtica para o desenvolvimento desta fase por forma a conhecer

melhor as restries de tempo, de custo, de qualidade e de meios necessrios.

Esto includas na fase de planeamento do sistema produtivo as seguintes

actividades:

- Estabelecer os objectivos do sistema produtivo;

- Proceder a anlises de mercado;

- Detalhar os benefcios que o sistema produtivo traz aos clientes;

- Decidir as especificaes que o sistema produtivo deve ter;

- Estabelecer o nvel de performance do sistema produtivo;

- Elaborar uma anlise econmica e estabelecer um objectivo para o custo;

- Estabelecer o volume de vendas esperado;

- Estabelecer prazos para a realizao das diferentes fases do ciclo de vida e

suas tarefas.

As duas entidades mais importantes envolvidas na deciso de desenvolvimento do

sistema produtivo so o fabricante e o mercado. O fabricante tem de definir os seus

objectivos e examinar as suas capacidades, ou seja, o seu pessoal, as suas instalaes

e a sua situao financeira. Em relao ao mercado, necessrio avaliar os

concorrentes, os segmentos de mercado, o fornecimento e as encomendas. Existem

ainda, factores secundrios como leis governamentais, polticas econmicas e o nvel

de tecnologia existente, a ter em conta na deciso de desenvolvimento de um sistema

produtivo (Hundal, 2001).


__________________________________________________________________________________________


10

2.1.2 Projecto do sistema produtivo A fase do projecto de um sistema produtivo tem as seguintes actividades principais:

- Elaborar a lista de requisitos para o sistema produtivo (Hundal, 2001), a

qual deve conter requisitos de manuteno e de todos os recursos

necessrios para a utilizar ao longo do ciclo de vida deste, tais como

publicaes tcnicas, ferramentas, formao do pessoal tcnico,

equipamentos de assistncia e peas de reserva, entre outros (Sandberg

and Strmberg, 1999) ;

- O desenvolvimento de ideias sobre a forma e esttica do sistema

produtivo, bem como, sobre o modo como deve operar para cumprir com a

funo requerida;

- Elaborar os desenhos e documentao completa, que posteriormente

contero a informao completa sobre o sistema produtivo;

- Anlise das necessidades de manuteno e de logstica, identificando

assim, os principais componentes onde efectuar a manuteno, o tipo de

manuteno a efectuar, as tarefas de manuteno e definio dos intervalos

de manuteno, no caso da manuteno preventiva. Analisando tambm, o

custo da manuteno ao longo do ciclo de vida, os nveis de manuteno e

a disponibilidade, a manutenibilidade e a fiabilidade (Sandberg and

Strmberg, 1999).

As actividades atrs referidas conduzem ao desenvolvimento das seguintes etapas:

- Preparao da lista de requisitos;

- Anlise da tecnologia disponvel para a produo do sistema produtivo;

- Realizao do projecto conceptual;

- Realizao do projecto preliminar;

- Projectar, construir e testar um prottipo do sistema produtivo;

- Realizao do projecto final;


__________________________________________________________________________________________


11

- Preparao e elaborao de documentos tcnicos sobre os materiais,

construo, operao e instrues de manuteno do sistema operativo.

Assim, nesta fase procede-se definio e clarificao do problema. De seguida,

define-se a funo do sistema produtivo sem considerar as solues ou constituintes

a aplicar. Depois de identificadas as funes do sistema produtivo so considerados

os efeitos e processos fsicos que devem ser implementados para realizar estas

funes. Por fim, consideram-se os materiais e formas necessrios para implementar

os efeitos e processos fsicos e consequentemente as funes do sistema produtivo.

Durante esta fase devem ser consideradas com especial ateno as propriedades de

fiabilidade, de disponibilidade, de manutenibilidade e de segurana do sistema

produtivo, bem como, o seu custo de ciclo de vida, para obter, deste modo, um

produto eficaz e eficiente funcionalmente, e eficaz e eficiente a nvel de custo de ciclo

de vida (Sandberg and Strmberg, 1999). Assim, quanto mais cedo forem

consideradas estas propriedades, mais fcil ser proceder a alteraes de projecto,

porque ainda no esto completamente definidos o custo, a tecnologia, a

configurao e o desempenho, e menores sero os custos e o trabalho associado para

eliminar as falhas do projecto (Markeset and Kumar, 2001).

Deve-se tambm, nesta fase, elaborar a lista de requisitos do sistema produtivo, como

j foi referido das definies das actividades principais. Esta um documento muito

importante que define as funes e restries do sistema produtivo, no definindo no

entanto, a forma como essas funes devero ser realizadas ou como sero as suas

caractersticas fsicas. Os requisitos devero ser ditados pelas necessidades,

expectativas e problemas dos clientes, pelos benefcios para os clientes e pelos

melhoramentos esperados em relao aos sistemas produtivos existentes. Estes

devem ser enunciados na linguagem do engenheiro de projecto.


__________________________________________________________________________________________


12

Deve-se ter em ateno que a lista de requisitos no um documento de engenharia,

nem um plano de fabrico, nem a lista de especificaes que comercializada em

conjunto com o sistema produtivo.

Para desenvolver a lista de requisitos usual categoriz-los. Assim, tendo em conta

que existem vrios tipos de requisitos para o desenvolvimento de um sistema

produtivo, estes podem ser classificados em requisitos de engenharia, tecnolgicos,

econmicos, ergonmicos, legais, ambientais, entre outros. Todos eles aplicveis s

fases do ciclo de vida de um sistema produtivo.

Pode-se ento dizer que o projecto um processo que consiste em ponderar as

necessidades e requisitos funcionais com materiais, factores tecnolgicos,

econmicos, fsicos, funcionais, operacionais, ambientais, legais e

humanos/ergonmicos. um processo de deciso em que os engenheiros tm que

tomar decises tendo em conta a traduo das necessidades, desejos e preferncias

dos clientes, por forma a construir um produto que cumpra com os requisitos

funcionais de forma fivel e consistente ao longo do tempo. Este processo deve

garantir um sistema produtivo com qualidade satisfatria, de forma eficaz e eficiente

(Markeset and Kumar, 2003).

2.1.2.1 Projecto Conceptual

Esta etapa da fase de projecto a mais importante da fase de projecto do ciclo de vida

do sistema produtivo, visto que a que tem maior influncia nos custos, isto , cerca

de 70-80% dos custos de desenvolvimento do sistema produtivo. Isto porque aqui

que o engenheiro de projecto define os processos fsicos a utilizar e determina a

forma como a funo ou funes so realizadas, determinando assim as solues a

utilizar e consequentemente a complexidade do sistema produtivo.


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13

As funes devem ser listadas e as mais complexas divididas em funes mais

simples, por forma a considerar diferentes processos fsicos para as realizar e assim

determinar as melhores solues.

Neste estdio do desenvolvimento do sistema produtivo, possvel encontrar

diferentes solues para as funes, bem como alterar essas solues caso seja

necessrio, visto que o produto apenas existe a um nvel abstracto (Hundal, 2001).

Assim, a soluo seleccionada deve utilizar processos fsicos em que no sejam

necessrios muitos materiais diferentes e que utilizem subsistemas modulares,

baseados em unidades substituveis, vulgarmente designadas por LRUs (Line Repair

Units), de forma a reduzir o peso e o tamanho do sistema produtivo e a tornar mais

fcil e eficaz a manuteno do sistema, aumentando assim a sua manutenibilidade e

consequentemente a sua disponibilidade (Sandberg and Strmberg, 1999).

2.1.2.2 Projecto Preliminar e Final

No projecto preliminar determinam-se as formas, movimentos e as principais

propriedades dos materiais do sistema. Ao passo que no projecto final tomam-se as

decises finais em relao s dimenses, disposio, formas e materiais em que so

fabricados os componentes do sistema, e procede-se elaborao dos documentos

tcnicos. Assim, a fase de projecto evolui de um nvel abstracto para um nvel mais

claro e concreto.

Durante o projecto do sistema, o engenheiro de projecto deve ter a preocupao de

projectar o sistema para que seja fcil realizar as tarefas de manuteno nos

componentes e subsistemas que dela necessitem, projectando assim, componentes

que sejam fceis de substituir ou reparar. Para conseguir isto e para diminuir o custo

do projecto, devem-se utilizar peas semelhantes, quando possvel, e subsistemas

modulares, baseados em unidades substituveis (Hundal, 2001).


__________________________________________________________________________________________


14

2.1.3 Planeamento do processo de fabrico Nesta fase tomam-se decises sobre os processos de produo do sistema produtivo,

como por exemplo: quantos passos so necessrios para produzir o sistema

produtivo, quais os processos de produo, mquinas e ferramentas necessrias a

utilizar, entre outros (Hundal, 2001).

As etapas a realizar nesta fase so:

- Anlise da possibilidade de produo;

- Projecto inicial do processo de produo;

- Seleco dos fornecedores;

- Projecto das ferramentas;

- Projecto do processo de produo final.

2.1.4 Fabrico do sistema produtivo Nesta fase esto includos o manuseamento dos materiais para o fabrico do sistema, a

produo das peas, a sua montagem, o controlo de qualidade e todas as actividades

relacionadas com o fabrico do sistema.

Muitas das decises em relao ao fabrico do sistema j foram tomadas consciente ou

inconscientemente na fase de projecto (Hundal, 2001).

As etapas a realizar nesta fase so:

- Obteno de ferramentas e equipamentos;

- Produo;

- Testes aos sistemas.

2.1.5 Venda, Distribuio e Instalao

Nesta fase procede-se venda do sistema produtivo, sua distribuio e sua

instalao no ambiente operativo. Para proceder venda e distribuio do sistema


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15

produtivo, os fabricantes devem seleccionar os representantes que melhores

condies oferecem, em distncia, logstica e tcnicos, para prestar a devida entrega

do sistema produtivo e respectiva assistncia, permitindo desta forma que os clientes

fiquem satisfeitos e se sintam devidamente assistidos, aumentando assim a sua

confiana nos fabricantes e nos sistemas produtivos adquiridos.

Para a instalao do sistema produtivo no ambiente operativo devem-se

implementar os procedimentos de instalao e respeitar as medidas de segurana

definidas pelo fabricante aquando do projecto (Hundal, 2001).

2.1.6 Operao e manuteno

Nesta fase, o sistema produtivo colocado em funcionamento e utilizado. Durante

esta fase so evidenciados os requisitos de manuteno, formao dos tcnicos e o

fornecimento de peas de reserva necessrias. (Dhillon, 2002)

Durante a fase de operao deve-se proceder recolha de dados de funcionamento

do sistema, tais como: horas de funcionamento, ocorrncias e aces de manuteno

executadas. Esses dados podem ser utilizados para monitorizar continuamente a

performance operacional do sistema, contribuindo assim para uma melhor operao

do sistema e um melhor planeamento da manuteno. Esses dados podem ainda ser

utilizados para uso futuro, quer no desenvolvimento de novos produtos, quer na

manuteno dos existentes (Sandberg and Strmberg, 1999).

O tipo de estratgia de manuteno a implementar deve ser desenvolvida

considerando tambm recursos internos como instalaes, ferramentas, competncia,

conhecimento e n. de tcnicos de manuteno disponveis para solucionarem os

problemas de manuteno (Markeset and Kumar, 2003).


__________________________________________________________________________________________


16

2.1.7 Desactivao e Desmantelamento Nesta fase procede-se paragem do sistema e ao seu encaminhamento para o local

de desmantelamento, onde sero implementados os procedimentos de

desmantelamento e os componentes so direccionados para o respectivo processo de

valorizao, atendendo legislao em vigor.

2.2 Anlise dos custos do ciclo de vida Para cada uma das fases descritas anteriormente necessrio realizar uma estimativa

de custos de forma a escolher a opo de realizao que conduz a um menor custo de

ciclo de vida. Assim, recorre-se denominada anlise LCC (Life Cycle Costs), ou seja,

anlise dos custos do ciclo de vida do sistema produtivo. Esta pode ser definida

como sendo uma tcnica de optimizao de engenharia e econmica, em que o

objectivo principal identificar e escolher a alternativa que conduz ao custo de ciclo

de vida inferior, ou seja, que gera o maior retorno ao longo de todo o ciclo de vida

(Markeset and Kumar, 2001).

2.2.1 Definio de custo de ciclo de vida O custo de ciclo de vida de um sistema produtivo o somatrio dos custos estimados

desde a fase de conceito at fase de desmantelamento. Estimando-se assim os

custos totais experimentados ao longo da vida dos sistemas (Barringer, 1997).

O objectivo da anlise LCC escolher a opo de custo mais eficaz de um conjunto

de alternativas, para que o custo de posse a longo prazo seja o mnimo possvel. Para

isso, consideram-se elementos de custo que incluem o projecto, desenvolvimento,

produo, operao, manuteno, apoio e desmantelamento de um sistema

produtivo, de forma a antecipar os custos de utilizao ao longo da sua vida

(Barringer, 1997). Esta anlise permite assim aos engenheiros da manuteno e aos

gestores justificar a escolha de um determinado equipamento e/ou processo baseada


__________________________________________________________________________________________


17

nos custos totais (custos de aquisio, de operao, de manuteno e de

desmantelamento), ao invs de se basearem unicamente no custo de aquisio, que

so muito menores que os custos que resultam da utilizao dos equipamentos

(Barringer, 1997).

Como se pode observar na figura 2, na fase de produo e explorao do

equipamento os custos aumentam enormemente. Observa-se tambm, que cerca de

2/3 (66%) dos custos de ciclo de vida totais so contrados na fase de projecto

conceptual, isto porque, como j foi referido aquando da descrio desta fase na

seco 2.1.2.1 deste texto, aqui que o engenheiro de projecto define os processos

fsicos a utilizar e determina a forma como a funo ou funes so realizadas,

determinando assim as solues a utilizar e consequentemente a complexidade do

sistema produtivo. No entanto, nesta fase que existe uma maior hiptese de

reduo nos custos de ciclo de vida (Barringer and Monroe, 1999).

Figura 2: Evoluo dos custos ao longo do ciclo de vida de um sistema operativo (adaptada de Barringer and Monroe, 1999)

Oramento disponvel

Hiptese de reduo do LCC

Fundos gastos

Projecto conceptual

Verificao e Validao

Fabrico Produo, Operao e Desmantelamento

Incio de vida

Custo de aquisioFim de vida

Custo de utilizao

Ciclo de vida do sistema produtivo

% de LCC


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18

2.2.2 Etapas de uma anlise de custos de ciclo de vida

Para se proceder anlise dos custos de ciclo de vida de um sistema operativo

necessrio seguir as tarefas apresentadas na figura 3.

Figura 3: Etapas a implementar para a realizao de uma anlise LCC (adaptada de Barringer and Monroe, 1999)

Definir o problema que requer uma anlise

Alternativas e respectivos custos de aquisio e utilizao

Realizao do diagrama em rvore LCC

Custos de aquisio: - Custos de I&D; - Custos no recorrentes do

investimento; - Custos recorrentes do

investimento.

Custos de utilizao: - Custos de manuteno

planeada e no planeada; - Custos da utilizao do

sistema; - Custos de desmantelamento.

Escolha do modelo analtico para o custo

Realizar estimativas para o custo

Realizar tendncias de custo para cada ano de estudo

Realizar grficos comparativos das diferentes alternativas

Realizar anlise Pareto aos diferentes factores que influenciam o custo

Realizar uma anlise de sensibilidade a custos elevados e s suas causas

Estudar os riscos dos custos elevados dos componentes do sistema e das ocorrncias

Seleccionar a melhor opo de actuao de acordo com a anlise LCC realizada


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A anlise LCC fornece assim os mtodos para a comparao das diferentes

alternativas para a realizao dos sistemas operativos e estratgias de manuteno a

adoptar ao longo da sua utilizao. Com esta os engenheiros tm acesso a

ferramentas que lhes permitem avaliar os custos e os oramentos para a manuteno

dos sistemas, bem como terem uma base de comunicao com os gestores da

empresa (Barringer and Monroe, 1999).

2.3 ESTRATGIAS DE MANUTENO

A necessidade de ter sistemas cada vez mais eficazes e seguros levou ao

desenvolvimento, no contexto operacional, de estratgias de manuteno que

conduzam melhoria contnua da disponibilidade e segurana operacional dos

sistemas, com custos controlados. Assim, surgiram vrias estratgias de manuteno,

podendo salientar-se as seguintes: a Terotecnologia (Modelo de Base e Modelo

Avanado), o modelo EUT (The Eindhoven University of Technology Model), o

TQMain (Total Quality Maintenance), o TPM (Total Productive Maintenance), o

RCM (Reliability-Centred Maintenance) e o RAMS (Reliabilty, Availability,

Maintainability and safety). Todas estas estratgias se baseiam na anlise contnua

dos ciclos de vida das instalaes e dos sistemas produtivos, recorrendo s

tecnologias de controlo da condio e utilizao das tecnologias de informao.

Consideram ainda, os contextos operacionais em que esses sistemas produtivos esto

inseridos (Ferreira, 2000).

2.3.1 Terotecnologia

2.3.1.1 Modelo de base da Terotecnologia

A terotecnologia foi apresentada em 1970 no Reino Unido, resultante do trabalho

desenvolvido pelo governo britnico sobre a manuteno. uma metodologia


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contextualmente interessante porque introduziu o conceito de feedback da

informao, conceito este proveniente das teorias da qualidade.

Na figura 4 est esquematizado o conceito bsico desta metodologia, a qual se baseia

na recolha de dados, anlise e optimizao das tarefas de manuteno que devem ser

efectuadas na fase de operao dos sistemas para permitir o desenvolvimento de

novos e melhores sistemas produtivos, bem como, uma manuteno optimizada dos

existentes e dos novos. Dando ainda nfase necessidade de utilizao de FMECAs,

realizao de testes aos novos projectos e formao e treino dos operadores dos

sistemas produtivos e seus tcnicos de manuteno (Sherwin, 2000).

Figura 4: Terotecnologia Conceito de Base (adaptada de Sherwin, 2000)


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2.3.1.2 Modelo avanado da Terotecnologia

Neste modelo introduzido como indicador para a avaliao da actividade da

manuteno, o LCC. Este permite mostrar que a manuteno pode ser vista como

uma contribuio para os lucros da empresa e no s para as despesas. Para

evidenciar esta ideia importante considerar os efeitos que uma manuteno

adequada produz na qualidade do produto e na sua entrega no prazo estabelecido, o

que por sua vez vai possibilitar a manuteno da quota de mercado da empresa ou

possibilitar o seu aumento, conduzindo a margens de lucro mais elevadas,

contribuindo assim, para a actualizao das instalaes e dos equipamentos da

empresa, colocando-a em vantagem comercial (Sherwin, 2000).

2.3.2 Modelo EUT (The Eindhoven University of Technology Model)

Este modelo foi criado por Geraerds e os seus colegas, nomeadamente Gits e Coetzee

em 1997. Foi criado para preencher o vazio deixado pelos modelos da terotecnologia,

que segundo Geraerds obrigavam os engenheiros e tcnicos de manuteno a

alargarem demasiado as suas funes acabando por relegar para segundo plano os

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