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