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OBTENDO RESULTADOS TANGÍVEIS E SUSTENTADOS COM A OTIMIZAÇÃO DE CONTROLE REGULATÓRIO MAT HEUS LAGE MIRANDA, DANIEL CODO DE FARIA Rua Senador Milton Campos, 145, CEP 34.000-000, Vila da Serra, Nova Lima, Minas Gerais E-mails: [email protected], [email protected] ROBERT O DIAS AQUINO Mina de Alegria, s/n, Zona Rural Cep 35420-000, Mariana, Minas Gerais E-mails: [email protected] Abstract During the past 2 years, Vale’s Southeast Iron Department (DIFS) has obtained more than 1 million tons of iron ore as a result of its control loop management program, in execution at 5 of its main operational units. This pro- gram represents a pioneering initiative for continuous monitoring of its process control performance by the application of a robust, long-term methodology focused on improvements opportunities identification and deployment. As of now, 100% of the plants’ control loops have been audited, more than 350 control best practices have been recognised and replicated and more than 200 advanced control strategies, associated with the traditional PID control, have been im- plemented. For that, more than 1900 improvement actions have been executed involving several automation and maintenance topics. This article discusses the main pillars responsible for the program great success and presents a co n- solidation of the most relevant results achieved. A case study illustrates the type of tangible result obtained with the ef- forts, as well as the importance of its long-term sustainability. The program expansion to incorporate advanced process control systems’ performance monitoring and analyses, other related automation and production assets management and a broader process performance perspective seem to represent its natural evolution in the near future. Keywords Control loop, process control, process optimization, operational excellence, sustainability. Resumo Nos últimos 2 anos, a Diretoria de Ferrosos Sudeste (DIFS) da Vale já obteve mais de 1 milhão de toneladas de minério como resultado do programa de gestão de malhas de controle em execução em cinco de suas principais unida- des operacionais. Tal programa trata-se de uma iniciativa inovadora de monitoramento contínuo do desempenho do controle de seus processos, através da aplicação de uma metodologia robusta, de longo prazo, focada na identificação e viabilização de melhorias. Até o presente momento, 100% das malhas de controle das plantas já tiveram seu desempe- nho auditado, mais de 350 boas práticas de controle foram mapeadas e replicadas e mais de 200 estratégias avançadas de controle, associadas ao controle PID simples, foram implementadas. Para isso, mais de 1900 ações de melhoria foram executadas, envolvendo diversas disciplinas de automação e manutenção. Este artigo discute os principais pilares respon- sáveis pelo sucesso do programa e apresenta uma consolidação dos resultados mais relevantes alcançados. Um estudo de caso ilustra o tipo de resultado tangível obtido com o trabalho, assim como a importância de sua sustentabilidade no lo n- go prazo. A expansão do programa para envolver também o monitoramento e análise de desempenho de sistemas de controle avançado, a gestão de outros ativos de automação e produção associados, assim como uma visão ainda mais voltada ao desempenho dos processos propriamente ditos, parece apontar como sua evolução natural num futuro pró- ximo. Palavras-chave Malhas de controle, controle de processos, otimização de processos, excelência operacional, susten- tabilidade. 1 Introdução A aplicação de programas de gestão de malhas de controle em detrimento a projetos de otimização isolados e de curta duração tem se mostrado uma iniciativa viável para a consolidação da cultura de melhoria contínua e excelência operacional nas plan- tas industriais (Torres, 2008). Uma abordagem ade- quada, que considera os pilares básicos de tecnolo- gia, pessoas e metodologia (Faria, 2012), não só favo- rece naturalmente a obtenção de resultados cada vez mais claros e tangíveis, como também contribui para a sustentabilidade e perenidade desse tipo de progra- ma. Neste tipo de abordagem, o uso adequado das solu- ções tecnológicas disponíveis, incluindo ferramentas de avaliação de desempenho de malhas de controle, PIMS e sistemas de manutenção de instrumentação, se faz necessário para permitir o monitoramento dos processos produtivos como forma de verificar se os objetivos estratégicos definidos estão sendo atingi- dos. Em relação à estrutura de equipe, conta-se com o alto comprometimento de um time técnico multidisci- plinar formado por representantes das principais áreas de uma determinada planta (automação, proces- so, operação e manutenção) e especialistas da empre- sa parceira para diagnosticar as condições operacio- nais e executar as ações de melhorias mapeadas. Para garantir uma adequada interação entre a equipe, são estabelecidas reuniões técnicas periódicas, aumen- Anais do XX Congresso Brasileiro de Automática Belo Horizonte, MG, 20 a 24 de Setembro de 2014 1180

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OBTENDO RESULTADOS TANGÍVEIS E SUSTENTADOS COM A OTIMIZAÇÃO DE CONTROLE

REGULATÓRIO

MATHEUS LAGE MIRANDA, DANIEL CODO DE FARIA

Rua Senador Milton Campos, 145, CEP 34.000-000, Vila da Serra, Nova Lima, Minas Gerais

E-mails: [email protected], [email protected]

ROBERTO DIAS AQUINO

Mina de Alegria, s/n, Zona Rural – Cep 35420-000, Mariana, Minas Gerais

E-mails: [email protected]

Abstract During the past 2 years, Vale’s Southeast Iron Department (DIFS) has obtained more than 1 million tons of

iron ore as a result of its control loop management program, in execution at 5 of its main operational units. This pro-

gram represents a pioneering initiative for continuous monitoring of its process control performance by the application

of a robust, long-term methodology focused on improvements opportunities identification and deployment. As of now,

100% of the plants’ control loops have been audited, more than 350 control best practices have been recognised and

replicated and more than 200 advanced control strategies, associated with the traditional PID control, have been i m-

plemented. For that, more than 1900 improvement actions have been executed involving several automation and

maintenance topics. This article discusses the main pillars responsible for the program great success and presents a co n-

solidation of the most relevant results achieved. A case study illustrates the type of tangible result obtained with the ef-

forts, as well as the importance of its long-term sustainability. The program expansion to incorporate advanced process

control systems’ performance monitoring and analyses, other related automation and production assets management

and a broader process performance perspective seem to represent its natural evolution in the near f uture.

Keywords Control loop, process control, process optimization, operational excellence, sustainability .

Resumo Nos últimos 2 anos, a Diretoria de Ferrosos Sudeste (DIFS) da Vale já obteve mais de 1 milhão de toneladas

de minério como resultado do programa de gestão de malhas de controle em execução em cinco de suas principais unida-

des operacionais. Tal programa trata-se de uma iniciativa inovadora de monitoramento contínuo do desempenho do

controle de seus processos, através da aplicação de uma metodologia robusta, de longo prazo, focada na identificação e

viabilização de melhorias. Até o presente momento, 100% das malhas de controle das plantas já tiveram seu desempe-

nho auditado, mais de 350 boas práticas de controle foram mapeadas e replicadas e mais de 200 estratégias ava nçadas de

controle, associadas ao controle PID simples, foram implementadas. Para isso, mais de 1900 ações de melhoria foram

executadas, envolvendo diversas disciplinas de automação e manutenção. Este artigo discute os principais pilares respon-

sáveis pelo sucesso do programa e apresenta uma consolidação dos resultados mais relevantes alcançado s. Um estudo de

caso ilustra o tipo de resultado tangível obtido com o trabalho, assim como a importância de sua sustentabilidade no lo n-

go prazo. A expansão do programa para envolver também o monitoramento e análise de desempenho de sistemas de

controle avançado, a gestão de outros ativos de automação e produção associados, assim como uma visão ainda mais

voltada ao desempenho dos processos propriamente ditos, parece apontar como sua evolução natural num futuro pró-

ximo.

Palavras-chave Malhas de controle, controle de processos, otimização de processos, excelência operacional, susten-

tabilidade.

1 Introdução

A aplicação de programas de gestão de malhas

de controle em detrimento a projetos de otimização

isolados e de curta duração tem se mostrado uma

iniciativa viável para a consolidação da cultura de

melhoria contínua e excelência operacional nas plan-

tas industriais (Torres, 2008). Uma abordagem ade-

quada, que considera os pilares básicos de tecnolo-

gia, pessoas e metodologia (Faria, 2012), não só favo-

rece naturalmente a obtenção de resultados cada vez

mais claros e tangíveis, como também contribui para a

sustentabilidade e perenidade desse tipo de progra-

ma.

Neste tipo de abordagem, o uso adequado das solu-

ções tecnológicas disponíveis, incluindo ferramentas

de avaliação de desempenho de malhas de controle,

PIMS e sistemas de manutenção de instrumentação,

se faz necessário para permitir o monitoramento dos

processos produtivos como forma de verificar se os

objetivos estratégicos definidos estão sendo atingi-

dos. Em relação à estrutura de equipe, conta-se com o

alto comprometimento de um time técnico multidisci-

plinar formado por representantes das principais

áreas de uma determinada planta (automação, proces-

so, operação e manutenção) e especialistas da empre-

sa parceira para diagnosticar as condições operacio-

nais e executar as ações de melhorias mapeadas. Para

garantir uma adequada interação entre a equipe, são

estabelecidas reuniões técnicas periódicas, aumen-

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tando o nível de comprometimento e foco dos envol-

vidos e possibilitando a implantação de ações de na-

tureza complexa que envolvam diversas áreas de es-

pecialização de uma forma mais eficiente. As interde-

pendências, prioridades e impactos de cada ação são

claramente apresentadas e divulgadas para todos do

grupo (Faria, 2012). Combina-se ainda à equipe local

uma visão estratégica que representa uma centraliza-

ção dos esforços individuais de cada planta. Por fim,

a metodologia engloba a execução de ciclos periódi-

cos de melhoria baseados no conceito DMAIC, que

abrange desde o diagnóstico aprofundado até a ava-

liação de resultados, associada a um modelo de go-

vernança que define os objetivos estratégicos, com-

para o desempenho de diferentes plantas e promove

ações de divulgação e compartilhamento de boas

práticas operacionais.

O programa de gestão de malhas de controle em an-

damento nos últimos dois anos nas usinas de con-

centração de minério de ferro da Vale DIFS (Diretoria

de Ferrosos Sudeste) representa a consolidação de

uma metodologia robusta de monitoramento contínuo

do desempenho dos processos e sustentabilidade de

resultados alcançados (Faria, 2012). Este artigo abor-

da a evolução e resultados atualizados deste progra-

ma, envolvendo cerca de mil malhas de controle per-

tencentes a cinco plantas beneficiamento de minério

de ferro localizadas em Minas Gerais, Brasil.

Em relação à organização do artigo, o capítulo 2 apre-

senta a evolução das iniciativas de gestão de malhas,

enquanto que o capitulo 3 é dedicado aos esforços de

sustentabilidade dos resultados obtidos ao longo do

trabalho. Por fim, no capítulo 4 discutem-se os próxi-

mos passos e a visão de futuro do programa.

2 Iniciativas de Gestão de Malhas

A definição de ciclos operacionais e estratégicos,

cuja duração típica é de três meses, representa a base

metodológica que estrutura os esforços contínuos

para a identificação oportunidades de melhoria, exe-

cução de análises e ações corretivas priorizadas e

sustentabilidade dos resultados alcançados. A Figura

1 ilustra o conceito básico das frentes de trabalho

operacionais e estratégica implantadas (Faria, 2012),

mostrando que os ciclos de melhoria operacional são

executados em cada planta, enquanto que o ciclo es-

tratégico supervisiona e direciona a execução dos

ciclos operacionais.

Figura 1- Ciclos de melhoria e equipes operacional e estratégi-

ca

O ciclo estratégico tem como suas atribuições bás i-

cas: direcionar os recursos locais, prover suporte

técnico especializado quando necessário, promover

ações de replicação de melhores práticas e resultados

para as demais plantas e ainda garantir a correta di-

vulgação do status do programa aos seus stakehol-

ders. A seguir, são apresentadas as principais inicia-

tivas implantadas no programa de gestão de malhas

como forma de evidenciar os resultados técnicos al-

cançados até o presente momento.

2.1 Monitoramento contínuo do desempenho das

malhas de controle

O monitoramento do desempenho das ma-

lhas de controle é feito por meio de um software dedi-

cado, selecionado pela própria Vale, que possui fer-

ramentas para avaliação de desempenho, identifica-

ção de problemas e sintonia de parâmetros de contro-

ladores. A partir da coleta automática e armazenamen-

to de dados de malhas de controle, indicadores chave

de desempenho (KPIs- Key performance indicators)

são calculados para se atribuir uma “nota” para cada

malha. A partir do agrupamento das malhas, são cal-

culadas as notas de cada unidade operacional, planta,

etc (Faria, 2012).

A Figura 2 ilustra o acompanhamento da evolução

temporal das notas globais de desempenho das ma-

lhas para as 5 diferentes plantas, mostrando uma vi-

são temporal ao longo dos primeiros 10 ciclos de tra-

balho (de set/2011 a abr/2014). Em função da redução

das notas médias das malhas ao longo dos ciclos de

trabalho, é possível afirmar que houve uma melhoria

progressiva significativa do desempenho das mesmas

durante este período.

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Figura 2: Monitoramento do desempenho de malhas de con-

trole

Estas informações são disponibilizadas no portal

Web da Vale e divulgadas semanalmente aos grupos

de trabalho de cada localidade para promover as dis-

cussões de possíveis ações de melhoria.

Uma boa forma de também visualizar a evolução obti-

da no desempenho das malhas de controle das uni-

dades pode ser feita a partir da comparação de dife-

rentes cenários, conforme mostrado nos gráficos da

Figura 3.

Figura 3 - Comparativo de desempenho das malhas de contro-

le

Interessante observar que, para um mesmo percentual

de malhas em funcionamento (malhas online), houve

melhoria em todos os outros 4 indicadores de desem-

penho utilizados:

• Malhas com desempenho satisfatório: au-

mento de 78% para 93%

• Malhas com erro médio aceitável: aumento

de 66% para 77%

• Malhas sem saturação: aumento de 58% para

66%

• Malhas em automático: aumento de 83% pa-

ra 97%

2.2 Auditoria das malhas de controle

O esforço de auditoria das malhas de controle in-

cluídas no trabalho foi realizado visando, primeira-

mente, classificar as malhas de acordo com a condi-

ção atual de operação para, em seguida, dar visibili-

dade ao cenário global da situação das malhas e a-

companhar a evolução deste cenário com o avanço

dos trabalhos de otimização. A partir do cenário glo-

bal, é possível direcionar esforços para solucionar

problemas críticos e/ou comuns a diversas malhas ou

plantas. As malhas foram classificadas sob os seguin-

tes critérios:

• Malhas em sustentabilidade: Malhas que já

foram otimizadas e apresentam desempenho

satisfatório. As malhas classificadas como

sustentabilidade continuam sendo monito-

radas com o intuito de garantir a continuida-

de do bom desempenho.

• Malhas em andamento: Malhas com ações

de melhoria em andamento, que por sua vez,

podem estar relacionados à manutenção

(problemas relacionados à instrumentação),

otimização (como revisão de estratégias de

controle ou sintonia de controladores) ou

condição de processo (como restrições de

desempenho por distúrbios externos ou ma-

nobras operacionais).

• Diagnóstico não realizado: malhas que ainda

não foram detalhadamente analisadas.

• Malhas offline: refere-se ao número de ma-

lhas que se encontram fora de operação, seja

devido ao comissionamento de novas uni-

dades ou por problemas de infraestrutura de

instrumentação.

A Figura 4 mostra um comparativo do cenário global

de auditoria/diagnóstico das malhas do início dos

trabalho e atual. Esta iniciativa foi implantada em

jun/2012, quando ainda se percebia o predomínio do

grupo de malhas ainda não auditadas (cor vermelha).

Após 8 meses de esforços, em fev/2013, atingiu-se o

patamar onde 100% das malhas já haviam sido audi-

tadas, passando a predominar o grupo de malhas em

sustentabilidade, ou seja, que apresentam desempe-

nho satisfatório. Em abr/2014 (situação corrente

quando da elaboração deste artigo), o comparativo

mostra que houve um expressivo avanço na auditoria

e diagnóstico das malhas, passando a predominar o

grupo de malhas em sustentabilidade. Esta evolução

gradual reforça a importância do foco e do comprome-

timento das equipes envolvidas ao longo dos meses

para se alcançar tal cenário.

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Figura 4 - Condição corrente da auditoria das malhas de con-

trole da Vale DIFS

2.3 Implementação/otimização de estratégias de

controle

Juntamente com a iniciativa de auditoria de

malhas, vem sendo realizado o mapeamento e docu-

mentação das estratégias de controle projetadas para

as malhas de controle auditadas. Dessa forma, objeti-

va-se conhecer o cenário global das principais estra-

tégias como forma de identificar melhores práticas e

planejar possíveis replicações e/ou padronizações em

diferentes plantas. A Figura 5 mostra um comparativo

da evolução da estrutura de controle desde o início

dessa iniciativa (jun/2012) até o momento atual

(abr/2014). Em jun/2012, o controle regulatório, imple-

mentado com o PID simples, representava 81% das

malhas de controle da Vale DIFS. Em abr/2014, esse

mesmo índice caiu para 61% em função do aumento

de 17% para 32% do percentual de malhas implemen-

tadas segundo o controle regulatório ass ociado a

estratégias avançadas (ex: cascata, feedforward, over-

ride, split-range) no mesmo período analisado. Vale

ressaltar que o número de malhas analisadas aumen-

tou ao longo do trabalho.

Há de se destacar ainda a implantação dos chamados

sistemas de controle avançado, como, por exemplo,

MPC, neurofuzzy que atualmente envolvem 5% das

malhas de controle.

Figura 5- Comparativo da evolução da estrutura das malhas de

controle

E convém mencionar que, com o sistema de controle

avançado ativo, as malhas PID convencionais ficam

desativadas. Portanto, estas malhas somente ass u-

mem a manipulação de seus atuadores em momentos

em que o controle avançado estiver desligado. Por

fim, há ainda 2% das malhas que estão implementadas

conforme o controle regulatório (PID simples), porém

seus setpoints são determinados por um sistema es-

pecialista.

A mudança de distribuição da estrutura de controle

de malhas, observada principalmente nas camadas

iniciais de controle regulatório, é um resultado da

implementação e/ou adequação de melhores práticas

de estratégias de controle para o processo produtivo

da Vale. Por utilizar a infra-estrutura atual dos siste-

mas de controle, esse tipo de iniciativa é considerada

de baixo custo e é capaz de proporcionar ótimos re-

sultados para o processo produtivo como, por exem-

plo, aumento de estabilidade, redução de paradas da

plantas e redução de variabilidade no processo. A

Figura 6 detalha as estratégias avançadas de controle

associadas ao controle regulatório simples, compa-

rando a evolução deste cenário ao longo do desen-

volvimento do trabalho de otimização de malhas. Ob-

serva-se que o número de estratégias implementadas

aumentou de 163 em junho/2012 para 488 em

abril/2014, o que pode ser atribuído às iniciativas de

mapeamento de oportunidades de melhoria e de di-

vulgação e replicação de boas práticas de controle,

conforme exemplificado na Figura 7.

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Figura 6 - Evolução da implementação de estratégias de con-

trole

A Figura 7 ilustra algumas das boas práticas de estra-

tégias de controle mapeadas para as diferentes plan-

tas, destacando individualmente o quantitativo de

itens mapeados e o respectivo percentual de conclu-

são. Destaca-se ainda que até abril/2014, já haviam

sido mapeadas mais de 350 boas práticas de estraté-

gias, das quais aproximadamente 75% foram concluí-

das.

Figura 7 - Mapeamento e replicação de boas práticas de estra-

tégias de controle em cada planta industrial

2.4 Execução e acompanhamento das ações de me-

lhoria

Uma das principais iniciativas de Gestão de Malhas

se refere ao levantamento e execução de ações de

melhoria. Primeiramente, nas fases de definir, medir e

analisar do ciclo DMAIC, são realizadas atividades de

diagnóstico de malhas e de processo, reuniões e

workshops para levantamento e validação de ações

de melhoria. Na sequência, inicia-se a fase de imple-

mentação, na qual novas estratégias de controle são

implementadas, malhas de controle PID são reajusta-

das, instrumentos de campo são calibrados, os pro-

blemas de instrumentação de campo são corrigidos e

até mesmo novos procedimentos operacionais são

estabelecidos. A inclusão e o acompanhamento des-

sas ações são feitos por meio de um plano de ação

padronizado, onde qualquer item crítico pendente é

monitorado e escalado se necessário. Para isso, todas

as oportunidades levantadas durante as reuniões são

registradas no plano de ação, além de revisar e atuali-

zar o cronograma de trabalho, prazos e recursos ne-

cessários para cada item listado (Faria, 2012).

Estatísticas do progresso dos planos de ação são

periodicamente preparadas para fornecer uma visão

geral e possibilitar o direcionamento estratégico das

ações, esforços e/ou recursos pelo patrocinador do

projeto para uma determinada planta, como ilustrado

na Figura 8. O gráfico superior da figura mostra a evo-

lução do percentual acumulado de conclusão das

ações de melhoria ao longo dos meses. Em abril/2014,

mais de 1900 ações de melhoria de processos haviam

sido mapeadas, sendo que 83% haviam sido concluí-

das. Já o gráfico inferior mostra a evolução temporal

do quantitativo de ações em aberto (backlog) bem

como o número de novas ações mapeadas e ações

concluídas. Nota-se neste gráfico a tendência de es-

tabilização do backlog em aproximadamente 200 a-

ções, cuja causa pode ser atribuída principalmente as

ações pendentes relativadas à revitalização da ins-

trumentação e/ou do sistema de controle. Importante

comentar também a dinâmica observada nos primeiros

meses do gráfico, gerada pelo grande esforço inicial

de consolidação e padronização das configurações

do sistema de monitoramento do desempenho das

malhas, estruturação da equipe de trabalho e forte

identificação de novas oportunidades. Além disso,

por este gráfico é possível também perceber o aumen-

to de produtividade (número de novas ações mapea-

das e número de ações concluídas) com o aumento da

equipe dedicada ao projeto. Durante os meses de

Nov/2012 a Jan/2013, por demanda da Vale, a equipe

em campo da empresa parceira foi praticamente do-

brada, incluindo até mesmo profissionais mais experi-

entes. Isso gerou o salto significativo observado na

produtividade geral da equipe.

Em relação ao tipo de ações mapeadas, a Figura 9

destaca que a maior parte das ações são direcionadas

para manutenção (instrumentação e atuadores) com

34% ou estão relacionadas a estratégias de controle,

sintonia de controladores ou melhorias nas lógicas de

programação com 45%.

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Figura 8 - Monitoramento das ações de melhoria

Figura 9 - Distribuição de ações conforme o tipo

3 Sustentabilidade dos resultados alcançados

Uma vez finalizada a execução das ações

previstas, deve-se verificar se o resultado esperado

foi obtido. A comprovação do resultado pode não ser

imediata e dependendo do tipo de ação pode ser ne-

cessário acompanhar o desempenho do processo por

alguns dias ou semanas para se chegar a uma conclu-

são. Em geral, adota-se uma abordagem de classifica-

ção dos resultados em resultados técnicos (associa-

dos às variáveis operacionais da planta) e resultados

de negócio (associados a valores financeiros). Espe-

ra-se atingir uma melhoria no resultado técnico em

função das ações realizadas, sendo que em alguns

casos, é observado que uma melhoria de resultado

técnico contribui para a obtenção de um resultado de

negócio. Uma vez comprovado e validado um resulta-

do tangível, passa-se a adotar a abordagem de sus-

tentabilidade, na qual se assume a responsabilidade

pela atualização periódica e monitoramento contínuo

visando garantir que tal resultado se sustente ao lon-

go do tempo dentro de limites aceitáveis de controle.

Tipicamente, a implementação de melhoria operacio-

nal por si só não é suficiente para assegurar que os

benefícios esperados sejam mantidos ao longo do

tempo uma vez que o processo produtivo tende a

sofrer mudanças e/ou deteriorar com o tempo (Faria,

2012). Por esse motivo, programas de monitoramento

contínuo são essenciais para atingir resultados sus-

tentados, pois em caso de uma provável ocorrência

de desvios para fora dos limites, inicia-se um esforço

focado de diagnóstico, que busca identificar as cau-

sas dos problemas e mapear as possíveis medidas

corretivas. Dentre as boas práticas de sustentabilida-

de, citam-se: a necessidade de se estabelecer uma

periodicidade adequada para atualização e monitora-

mento dos dados; definição de fluxos de comunica-

ção eficientes para divulgação e alinhamento das in-

formações; definição dos responsáveis para direcio-

namento da análise e das medidas corretivas diante

da ocorrência de desvios de controle; e documenta-

ção e registro de todos os eventos ocorridos que

ajudem a entender e/ou justificar qualquer comporta-

mento da variável de interesse do resultado.

Para exemplificar o processo de sustentabilidade de

resultados, considera-se um estudo de caso onde as

equipes de operação, manutenção e automação priori-

zaram uma oportunidade para estudo de melhoria na

unidade de Britagem da usina de Brucutu. Finalizada a

etapa de análise, foram realizadas diversas ações de

levantamento das condições de equipamentos de

campo, configuração e parametrização de instrumen-

tos, melhoria da lógica de programação e intertrava-

mentos e implementação de estratégias avançadas de

controle visando reduzir o número de paradas do pro-

cesso, que por sua vez, impactava na produtividade

da unidade.

Nos períodos subsequentes ao término da execução

das ações, foi possível observar uma melhoria signifi-

cativa no comportamento de variáveis operacionais

importantes para o desempenho da unidade (grupo de

KPIs técnicos). A Figura 10 ilustra parte do painel de

acompanhamento desses KPIs ao longo do tempo,

sendo que, para cada variável, foram estalecidos limi-

tes inferiores e superiores de controle de referência

em caso de desvios de comportamento. Vale destacar

ainda a inclusão de um gráfico de tendência auxiliar

(gráfico em linha azul) para evidenciar a média de cada

KPI dentro de cada ciclo de trabalho do programa de

otimização. Além disso, KPIs são sinalizados na cor

amarela nos gráficos de acompanhamento para evi-

denciar a ocorrência de desvios e disparar o processo

de análise e verificação das possíveis causas-raiz. O

monitoramento de KPIs técnicos visa garantir que as

variáveis técnicas importantes para o desempenho da

unidade fiquem dentro de limites aceitáveis e anteci-

par uma tendência de desvio antes que tais KPIs im-

pactem negativamente um KPI de negócio.

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Figura 10 - KPIs técnicos do resultado de aumento de produti-

vidade de Britagem

A Figura 11 mostra o monitoramento da variável as-

sociada ao KPI de negócio, que determina o desem-

penho global da unidade. Comparando a média histó-

rica do período anterior com a média observada no

período posterior à implementação das ações de me-

lhoria, observa-se um aumento da produção média

diária da unidade, sendo que desse deslocamento

total, foi capturado um percentual de melhoria de

1,5% devido às otimizações. Vale destacar que para

este resultado, dos 18 meses posteriores ao término

das ações iniciais de melhoria, em apenas 4 meses, a

produção média ficou abaixo do limite inferior de con-

trole, sendo que para todos esses 4 meses, as princi-

pais causas-raiz estavam associadas à disponibilidade

da unidade, o que foi diagnosticado com grande efe-

tividade de forma a assegurar o retorno para a condi-

ção desejada.

Figura 11 - KPI de negócio do resultado de aumento de produ-

tividade da Britagem

Uma visão geral da condição de sustentabilidade dos

resultados tangíveis obtidos pelo programa ao longo

dos 10 ciclos iniciais de trabalho (32 meses) pode ser

visualizada na Figura 12. Importante mencionar que,

dos 21 resultados tangíveis validados, 12 (57%) estão

atualmente sustentados em valores próximos aos va-

lidados imediatamente após o término das ações de

melhoria, 4 (20%) estão fora dos limites aceitáveis,

mas com previsão de retomada no próximo ciclo, s e-

gundo os diagnósticos realizados, e 5 (23%) perderam

sua contribuição, o que é geralmente causado pela

mudança do ponto operacional da planta (exemplo:

grande mudança no teor de alimentação do minério)

para uma nova condição na qual o impacto das ações

de melhoria é menor ou nulo.

Figura 12 - Acompanhamento de sustentabilidade dos princi-

pais resultados

Por fim, a Figura 13 mostra a capitalização dos resul-

tados tangíveis relacionados ao aumento de produti-

vidade das plantas ao longo dos ciclos de melhoria

do trabalho, os quais totalizam atualmente um ganho

de cerca de 1,2 milhão de toneladas de minério de

ferro. Tais quantitativos são (re)calculados ao final de

cada 3 meses (ciclo de melhoria) e revalidados com os

responsáveis da Vale. Importante destacar também

que o ritmo atual de retorno já se encontra próximo a 1

milhão de toneladas de minério de ferro por ano.

Reforça-se que estas e outras iniciativas de sustenta-

bilidade somente são bem sucedidas quando são

consideradas dentro de um programa contínuo e de

longo prazo, onde a metodologia de trabalho está bem

definida e alinhada com a equipe responsável por

conduzir as atividades de melhoria contínua nas plan-

tas industriais.

Figura 13 - Evolução de resultados tangíveis em produtividade

Anais do XX Congresso Brasileiro de Automática Belo Horizonte, MG, 20 a 24 de Setembro de 2014

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Page 8: SWGE - OBTENDO RESULTADOS TANGÍVEIS E SUSTENTADOS … · 2014. 9. 20. · pendências, prioridades e impactos de cada ação são claramente apresentadas e divulgadas para todos

4 Próximos passos e visão de futuro

O próximo passo mais imediato para o trabalho é a

incorporação de novas unidades produtivas da Vale,

aumentando para aproximadamente 1500 o número de

malhas de controle continuamente monitoradas. O

software já foi atualizado para permitir tal monitora-

mento e se iniciaram os trabalhos de mapeamento de

melhores práticas de controle e isso certamente au-

mentará a demanda de execução de atividades, abrin-

do novas oportunidades para alavancar mais resulta-

dos tangíveis.

Após quase 3 anos de contínuo aprendizado e ama-

durecimento, considera-se que a evolução natural

desse trabalho é a sua expansão para um programa

mais amplo de “Gestão de Controle de Processos”,

que englobe também o monitoramento e análise de

desempenho de sistemas de controle avançado e a

gestão de outros ativos de automação e produção

associados (como instrumentação, sistemas de con-

trole, redes de campo, equipamentos de produção),

com uma visão ainda mais voltada para o desempe-

nho dos processos propriamente ditos. Nesse senti-

do, encontra-se em andamento a iniciativa de acom-

panhamento de indicadores de processo e de malhas

de controle por meio de um portal Web como forma

de disponibilizar e divulgar tais informações para todo

o ambiente corporativo. Além disso, como forma de

complementar esse programa, tem-se procurado de-

senvolver e implantar ferramentas analíticas de análi-

se de condição e problemas do processo produtivo,

que visem ampliar a visibilidade aos dados de variá-

veis de processo e antecipar a identificação e análise

de desvios e sua consequente tomada de decisão

para ações corretivas.

5 Conclusão

Este artigo apresentou o conceito e a evolução de

algumas das iniciativas mais relevantes que compõem

a abordagem de gestão de malhas de controle nos

cinco diferentes sites da Vale DIFS em Minas Gerais.

Mais de mil malhas de controle e suas estratégias

associadas vêm sendo monitoradas e aprimoradas por

uma equipe dedicada em um programa de otimização

de longo prazo, focado na identificação e viabilização

de oportunidades de melhoria de processos.

Um dos fatores de sucesso desse programa está na

continuidade e sustentabilidade do próprio trabalho,

uma vez que existe um grande desafio de manutenção

das equipes focadas no monitoramento contínuo do

desempenho de processos e no constante debate

para se identificar e executar ações de melhoria. Uma

vez que esta estrutura de trabalho esteja funcionando

adequadamente, os resultados tendem a aparecer

naturalmente. São vários os depoimentos pos itivos

das equipes locais, confirmando o engajamento al-

cançado pelo trabalho e a contribuição para a diss e-

minação da cultura de melhoria contínua de fato den-

tro da companhia. Como consequência, os resultados

tangíveis ficam evidentes através da comprovação de

redução de baixa variabilidade do processo, maior

eficiência de manutenção e redução número de inter-

venções manuais, aumento de produtividade e otimi-

zação de consumo de matéria-prima. Ao final do 10º

ciclo de trabalho (32 meses) atingiu-se o patamar de

1,2 milhão toneladas de minério de ferro capitalizadas

ao longo do projeto e mantém-se um ritmo esperado

de aproximadamente 1 milhão toneladas a cada ano.

Agradecimentos

Agradecemos à Vale e à Accenture pela oportunidade

de desenvolvimento deste trabalho inovador e de

grande valor para processo produtivo.

Referências Bibliográficas

Faria, D. C., Miranda, M. L., Aquino, R. D. and Torres,

B. S. (2012). Gestão e Otimização de malhas de

controle em plantas de concentração de minério

de ferro da Vale. 16° Seminário de Automação de

Processos – ABM.

Torres, B. S., Faria, D. C. and Pessali, G. L. A. (2008).

Operational Intelligence Center - The Path for

Operational Excellence, Expertune Users

Conference, Houston, Texas, 23-25 de abril.

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