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AULA 3 FILOSOFIAS DE SUPERVISÃO Profª Ana Carolina Bueno Franco 02 CONVERSA INICIAL A decisão de implementar automação em uma fábrica gera impactos não só na produção, mas também diretamente na eficiência operacional da planta, agregando competitividade. Uma boa gestão da automação requer que o sistema seja dimensionado e operado corretamente. Para que isto ocorra, é necessário que o projeto seja especificado corretamente. Dessa forma, os objetivos desta aula são: rever os conceitos de gerenciamento de projetos; compreender a gestão da automação na etapa de projetos; compreender a gestão da automação na etapa de operação; listar os desafios na gestão da automação. CONTEXTUALIZANDO A automação de uma indústria envolve a integração de várias áreas de conhecimento: elétrica, mecânica, informática, processos etc. Neste contexto, o papel do gestor de automação se torna fundamental. Ele terá a missão de compreender quais são os pontos necessários, de cada área para o correto dimensionamento do sistema. Cabe a ele, ainda, a gestão e planejamento do sistema a longo prazo. Uma forma de auxiliar essas tomadas de decisões é adotar uma estratégia de automação. Nesta aula, serão revistos os conceitos de gerenciamento de projetos e como aplicá-los ao gerenciamento de projetos em automação. TEMA 1 – GERENCIAMENTO DE PROJETOS As primeiras técnicas que remetem ao gerenciamento de projetos foram aplicadas em projetos militares de grande porte, na época da Guerra Fria, com as finalidades de planejamento e controle. O termo “gerente de projetos” foi adotado pela primeira vez em 1959. Aos poucos, técnicas foram desenvolvidas e os conceitos de gerenciamento de projetos foram incorporados por empresas. Muitos fatores contribuíram para a adoção e implementação destes conceitos: A revisão de processos dentro das empresas, com o objetivo de reduzir custos e ter maior integração entre os departamentos. 03 A globalização e a presença de empresas em diversos países, demanda que haja um trabalho coordenado e padronizado entre várias equipes, em países diferentes. Os avanços da automação e informática, que proporcionaram a redução dos ciclos de vida dos processos e permitiram o uso de sistemas computacionais, focados em projetos. Independentemente do tipo e tamanho de processo industrial, os projetos possuem algumas características comuns: 1. aprendizado por meio dos erros; 2. temporariedade dos projetos; 3. singularidade dos projetos; 4. elaboração progressiva. O gerenciamento de projetos envolve uma série de etapas que tem como objetivo final cumprir as metas e objetivos dos envolvidos (clientes) com a execução dentro do prazo e com os custos estimados no início. No que diz respeito aos projetos de automação, eles podem ser de pequeno porte (exemplo: modernização de algumas máquinas) até a automação de toda uma unidade fabril. Algumas instituições foram organizadas com o objetivo de desenvolver melhores práticas e guias de conhecimentos, como forma de apoio aos gestores de projetos. Dentre os institutos de destaque, encontra-se o Project Management Institute – PMI, que foi estabelecido em 1969, nos Estados Unidos. Atualmente, ele possui um programa de certificação, o Project Management Professional – PMP. O PMBok Guide (A Guide to the Project Management Body of Knowledge) é um guia desenvolvido por profissionais do PMI com o objetivo de prover padrões e técnicas para o gerenciamento de projeto. A aplicação desses conceitos pode aumentar significativamente as chances de sucesso do projeto. Saiba mais Acesse o site do PMI: <https://brasil.pmi.org/brazil/home.aspx>. Acesso em: 22 jan. 2018. De acordo com o guia, o gerenciamento de projetos é realizado pelas seguintes etapas: iniciação, planejamento, execução, monitoramento/controle e encerramento (Valle et al., 2010). 04 A iniciação é a etapa de definição dos objetivos, do escopo, da escolha do gerente de projeto. É nela que a mobilização de recursos é autorizada. Consiste na formalização da existência do projeto. Na etapa de planejamento, as responsabilidades, escopos e atividades são definidas detalhadamente. As definições são registradas em uma linha de base que servirá de referência para o controle posteriormente. Ao longo da execução, ocorre a produção das entregas do projeto por meio da integração das pessoas, organizações e recursos. A etapa de monitoramento/controle consiste no controle dos resultados obtidos (isto é feito de forma constante ao longo do projeto). Qualquer inconsistência com o planejamento deve ter ação corretiva. No encerramento do projeto, ocorre a aceitação dos resultados obtidos, bem como o encerramento de equipes e contratos. Figura 1 – Processos de um projeto Cada etapa do projeto exige áreas de conhecimento necessárias para a obtenção de melhores resultados. De acordo com o PMBOK, as áreas de conhecimento são: 1. Integração: formada por processos e atividades que têm por objetivo a integração de todas as ações necessárias para a conclusão do projeto. 2. Escopo: trata basicamente da definição e controle do que está incluído no projeto, ou seja, de que forma e como será feito o trabalho para que o produto ou serviço seja entregue. 05 3. Tempo: inclui os processos para garantir que o projeto seja executado em tempo hábil. 4. Custos do projeto: trata dos processos que envolvem estimativa e controle do orçamento. 5. Qualidade: inclui os processos que asseguram que todos os requisitos e especificações sejam atendidos. 6. Recursos humanos: inclui os processos para recrutamento, definição e alocação de equipes para o projeto. 7. Comunicação: relativo a todos os processos cuja função é a documentação do projeto, além da disseminação de informações entre os envolvidos. 8. Riscos: inclui todos os processos relativos à identificação e controle de ameaças e/ou oportunidades do projeto. 9. Aquisições: trata das compras de produtos ou serviços necessários ao desenvolvimento do projeto. Ao longo do gerenciamento do projeto, é preciso lidar com a aplicação correta dos recursos disponíveis, bem como com o cronograma que havia sido estipulado na fase inicial e o desempenho. Qualquer alteração em um destes fatores, altera os demais (chamada Tríplice Restrição). Figura 2 – Tríplice restrição do projeto 06 As fases do ciclo de vida do projeto variam em função do tipo de projeto e da empresa na qual estão sendo aplicados. Saiba mais Leia o estudo de caso: <https://brasil.pmi.org/brazil/KnowledgeCenter/~/media/20D4F81EBB924A2C913 FE3743CC4EBDD.ashx>. Acesso em: 22 jan. 2018. Figura 3 – Ciclo de vida do projeto TEMA 2 – GESTÃO DA AUTOMAÇÃO – FASE DE PROJETOS Conforme foi visto em aulas anteriores, a automação industrial tornou-se fundamental, pois além de assegurar o aumento da produtividade e eficiência da planta, ela garante a competitividade da indústria. De modo geral, os custos de sistemas de automação não têm uma representatividade significativa se comparado aos custos de uma planta industrial. Entretanto, o desempenho ruim do sistema de automação, na fase de operação, tem impacto direto nos resultados da planta. Com base nisto, em um projeto de automação é preciso considerar o custo total de propriedade (TCO – Total Cost of Ownership) que envolve o CAPEX (Capital Expenditure), que são os custos diretos de montagem da planta, e o OPEX (Operational Expenditure), que são os custos de operação da planta (Barateiro; Campagnac, 2012). Existem diversos tipos de projetos de automação. Nem sempre caracteriza a implantação de um novo sistema, é muito comum a renovação ou integração de 07 sistemas já existentes. Alguns exemplos de “novos projetos” em sistemas já existentes: expansão do sistema existente; atualização tecnológica; desativação de sistemas; aumento da qualidade/produtividade. Os sistemas de automação são complexos e envolvem diversas áreas: instrumentação, redes de computadores, a implementação e manutenção de hardware e sistemas. Antes de estabelecer qualquer projeto, é necessário que a organização defina uma “Estratégia de Automação”. O objetivo da estratégia da automação é definir um plano de longo prazo que esteja alinhado ao planejamento estratégico organizacional. Este alinhamento é fundamental, pois visa a objetivos comuns: redução dos custos operacionais e aumento de produtividade, eliminação de tarefas repetitivas e alocação de mão de obra, redução de riscos (aumento da segurança) e aumento da competitividade por meio da qualidade dos produtos. A estratégia de automação deve conter quais as diretrizes que serão adotadas, tais como: 1. Diretrizes relativas à implementação dos sistemas de automação: o desenvolvimento e implementação será feito por uma equipe interna ou se haverá contratação de empresa especializada. 2. Diretrizes relativas aos recursos humanos: prevê a alocação de mão de obra, bem como capacitação das equipes. 3. Diretrizes para a seleção de tecnologias: prevê quais normas serão seguidas, o tipo de arquitetura e expansões em longo prazo. Também prevê a seleção de fornecedores e a conectividade dos sistemas. 4. Diretrizes para a operação dos sistemas: prevê treinamentos, documentação dos sistemas adotados e sua operação. Saiba mais Assista ao vídeo: <https://www.youtube.com/watch?v=IwAlD68fnSU>. Acesso em: 22 jan. 2018. Conforme foi visto em aulas anteriores, a pirâmide da automação é composta por cinco níveis. A decisão de implementar um novo projeto deve levar em conta a integração entre os níveis e entre diversos tipos de profissionais. 08 2.1 Dispositivos de Campo Os elementos de instrumentação são classificados de acordo com as funções desempenhadas: instrumentos cegos; instrumentos indicadores; instrumentos registradores; elementos primários; transmissores; conversores; controladores; elementos finais de controle. Existem normas estabelecidas para a simbologia dos instrumentos e dispositivos. O objetivo destas normas é facilitar a representação dos sistemas de instrumentação, bem como facilitar a comunicação entre projetistas e usuários. A norma usada como padrão é a ISA 5.1, que define um padrão para a elaboração de fluxogramas, nomes e simbologias dos equipamentos de instrumentação e malhas de controle. É muito importante prever na especificação do projeto de instrumentação que a norma seja seguida e que sejam gerados os seguintes documentos: lista de todos os instrumentos e dispositivos de campo; especificação da operação; diagramas de controle/causa e efeito; lista de entradas e saídas do CLP. Na etapa de comissionamento da planta, devem ser feitos testes de aceitação em fábrica, instalação e calibração dos equipamentos. 09 Figura 4 – Tela do supervisório com a norma ISA 5.1 aplicada 2.2 Entradas/Saídas e Controle Esta camada é composta pelos “Controladores Lógicos Programáveis – CLPs” e redes de comunicação. Os CLPs são aplicados aos mais diversos tipos e tamanhos de processos. Para fazer a definição e especificação do CLP, é preciso considerar: Como a rede industrial estará estruturada – Qual a topologia que será adotada. A quantidade de variáveis de entrada e saída do processo que serão supervisionadas e controladas. O tipo de linguagem de programação adotada: textual ou gráfica. Está de acordo com a norma IEC 61131-3? Redundância: é importante definir se há a necessidade de redundância e qual o tipo adotado. Expansibilidade – Os CLPs adotados permitem expansão? A documentação do programa desenvolvido é de extrema importância na etapa de operação e deve servir de apoio à novas implementações. Também é importante escolher um fornecedor de CLP que possa prover rápido suporte técnico e fácil acesso aos treinamentos. 010 Com relação às redes industriais, vários requisitos devem ser considerados: a topologia adotada, qual a velocidade de comunicação dos dados desejada e os protocolos adotados. Na etapa de projetos serão feitos testes de comissionamento dos CLPS e de integração das redes e instrumentos de campo. 2.3 Supervisão O nível de supervisão compreende os sistemas supervisórios (SCADA). Sua função é realizar a supervisão e controle do processo. Para a sua especificação, os itens listados a seguir devem ser considerados (Ishikawa, 2016): Identificar e listar a quantidade de variáveis de comunicação do processo; Averiguar os equipamentos de campo: o supervisório escolhido possui drivers de comunicação para os equipamentos? Definir quais serão as telas do processo e se será adotada alguma norma; Definir os tipos de relatórios que o sistema deve gerar; Definir se haverá acesso ao supervisório pela WEB ou celular; Haverá uma política de segurança no sistema de automação? Com qual banco de dados haverá comunicação? Há acesso nativo? O sistema escolhido permite expansibilidade? Ainda neste nível, é importante considerar o gerenciamento de alarmes. Existem normas e metodologias que podem ser adotadas, de acordo com a criticidade do processo. Testes offline devem ser realizados para averiguar a comunicação com os equipamentos de campo. Da mesma forma que os CLPs, é importante escolher um fornecedor capaz de prover suporte técnico e treinamento. Também é preciso documentar todo o código implementado, bem como um manual de operação do software. 2.4 Aplicações Avançadas Este nível do processo compreende os sistemas do tipo MES (Manufacturing Execution Systems). Estes sistemas têm a função de gerenciar as atividades de produção, com base nas informações recebidas dos supervisórios. Em geral, as especificações de projeto deste sistema se assemelham aos sistemas supervisórios. Outros requisitos que devem ser considerados: 011 Como será a integração com os sistemas supervisórios e ERP? Como será feito o CEP (Controle Estatístico de Processo) e os indicadores de capacidade (Cp, Cpk)? Como será a gestão de produtividade de máquinas (OEE)? TEMA 3 – ORGANOGRAMA A automação envolve a integração de diversas áreas de conhecimento: elétrica, informática, mecânica, entre outras. Elaborar um organograma neste tipo de projeto é um desafio. Um organograma típico nem sempre considera a figura do gestor de automação. É recomendado que o gestor de projetos tenha apoio de um especialista em automação. Somente o especialista em automação tem a compreensão do que é necessário em cada área, gerando maior agilidade na troca de informações entre as áreas. TEMA 4 – GESTÃO DA AUTOMAÇÃO – FASE DE OPERAÇÃO Uma das diretrizes da estratégia de automação é a definição, com relação a como a automação será implementada: por meio da formação de uma equipe interna ou contratação de uma empresa especializada. Esta decisão tem um grande impacto nos custos do projeto. Uma modalidade bastante utilizada em grandes projetos é o contrato do tipo EPC (Engineering Procurement Construction), na qual a empresa chamada de “EPCista” é responsável por todo o fornecimento do projeto (desde materiais, construção, montagem até a etapa de colocar em operação). Ela deve seguir os critérios e requisitos acordados na etapa de projeto e finalizar na data estipulada. Neste tipo de contrato, é fixado um preço global. A contratada terá a função de subcontratar fornecedores e materiais. De forma geral, existem três tipos de contratos EPC. A decisão de qual tipo de contrato é o mais apropriado dependerá de vários fatores: custos envolvidos, estágio de maturidade do processo, estágio do projeto e os recursos internos existentes. Os tipos de contratos são: Diversos contratos comescopos complementares – São feitos contratos separados (tecnologia, engenharia básica, montagem, gerenciamento etc.). Nesta estrutura de contrato, é preciso um alto grau de comprometimento para a gestão dos contratos, fazendo com que consigam 012 cumprir os prazos. Muitas vezes, há a contratação de uma empresa terceirizada somente para gerir os contratos. No contrato do tipo “Turnkey”, a empresa contratada é responsável por todas as etapas do projeto. É negociado um contrato global, a um preço fixo e com data de entrega definida. A contratação de fornecedores, mão de obra, é toda da contratada. No contrato do tipo “Open Book”, as contratadas e contratantes cooperam mutuamente para viabilizar o empreendimento. Os custos são estipulados no início do projeto levando em conta um teto e a meta. Os custos devem ser menores aos valores de teto. Com isso, o valor remanescente é dividido entre as partes, por meio de critérios pré-estabelecidos. É o tipo de contrato que permite maior flexibilidade e alteração do escopo. Independentemente do tipo de contrato escolhido, é preciso que a contratante tenha o escopo bem definido, pois, desta forma, evitará revisões ou aditivos contratuais. Para projetos menores, é comum a contratação de empresas de engenharia chamadas de “integradoras”. Em geral, essas empresas programam os CLPs e fazem a customização do sistema supervisório do cliente. TEMA 5 – DESAFIOS NA GESTÃO DA AUTOMAÇÃO Após a implementação e finalização do projeto, o gestor de automação terá de lidar com a manutenção do sistema. Em geral, os projetos de automação não são de longo prazo por se tratar de sistemas com rápida evolução tecnológica. Nesta etapa, o gestor terá que lidar com 3 tipos de situações (Barateiro; Campagnac, 2012): 1. manter a operação do sistema; 2. implementar novas funcionalidades; 3. estender a vida útil do sistema. A manutenção do sistema implementado é crucial para assegurar a disponibilidade, a qualidade e prolongar a vida útil dos equipamentos na planta industrial. Existem três tipos de manutenção: Manutenção corretiva – Tem como foco a modificação de equipamentos e sistemas para a correção de falhas. Para que a produção não pare, é necessário manter uma equipe de plantão. As causas das falhas nos 013 sistemas são variadas: desde desgaste natural das peças até uma condição anormal de operação. É fundamental que sejam feitos os registros de todas as falhas para análise posterior. Uma técnica muito utilizada para este tipo de análise é o Diagrama de Ishikawa. Figura 5 – Exemplo de Diagrama de Ishikawa para manutenção Manutenção preventiva – Tem como foco a avaliação do sistema por meio de paradas programadas. Caso haja necessidade, é feita a troca de peças ou correção do sistema. Manutenção de aperfeiçoamento – Tem como foco a melhoria e otimização do sistema, criando novas funcionalidades aos sistemas já implementados. FINALIZANDO Conforme já foi mencionado, a automação tem um papel vital para agregar competitividade às empresas. O papel do gestor de automação é crucial para o sucesso dos projetos e manutenção do sistema. Sua atuação é abrangente e requer conhecimentos específicos. O grande desafio não é só especificar corretamente o sistema, mas, sim, manter e atualizar para que este opere com maior eficiência possível. 014 REFERÊNCIAS BARATEIRO, C. E. R. De B.; CAMPAGNAC, L. A. Da P. A gestão da automação do projeto à operação: arte ou ciência? Revista Intech, São Paulo, p. 5, 2012. ISHIKAWA, M. Itens Essenciais em uma Especificação Técnica de Sistemas SCADA. scadaHUB, Florianópolis, 2016. Disponível em: <https://www.scadahub.io/download>. Acesso em: 22 jan. 2018. O QUE É Gerenciamento de Projetos? Project Management Institute, [S.d.]. Disponível em: <https://brasil.pmi.org/brazil/AboutUs/WhatIsProjectManagement.aspx>.Acesso em: 22 jan. 2018. PESSÔA, M. S. DE P.; SPINOLA, M. DE M. Introdução à automação para cursos de engenharia e gestão. 1. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2014. VALLE, A. B. Do et al. Fundamentos do Gerenciamento de Projetos. 2. ed. Rio de Janeiro: FGV, 2010.
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