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1 GESTÃO DE ATIVOS 1 Sumário NOSSA HISTÓRIA .................................................................................. 3 INTRODUÇÃO ......................................................................................... 4 O QUE É GESTÃO DE ATIVOS? ............................................................ 6 SISTEMA DE GESTÃO DE ATIVOS NA INDÚSTRIA 4.0 ....................... 7 PERSPECTIVAS PARA O FUTURO DA GESTÃO DE ATIVOS DE AUTOMAÇÃO .................................................................................................... 8 O QUE MONITORAR PARA TER UMA GESTÃO DE ATIVOS EFICIENTE? ..................................................................................................... 10 PSV .................................................................................................... 10 Válvula de controle ............................................................................. 10 Válvula on-off ..................................................................................... 10 Malha de controle ............................................................................... 11 Malha de segurança ........................................................................... 11 Sistema de alarmes............................................................................ 11 QUANTIFICANDO OS BENEFÍCIOS DO GERENCIAMENTO DE ALARMES ........................................................................................................ 12 O QUE É UMA OTIMIZAÇÃO ATRAVÉS DO PROCESSO DE GERENCIAMENTO DE ALARMES? ................................................................ 13 BENEFÍCIOS DA OTIMIZAÇÃO POR GERENCIAMENTO DE ALARMES ......................................................................................................................... 15 METODOLOGIA PARA CALCULAR OS BENEFÍCIOS DO GERENCIAMENTO DE ALARMES .................................................................. 17 ESTUDO DE CASO: QUANTIFICANDO OS BENEFÍCIOS DO GERENCIAMENTO DE ALARMES .................................................................. 18 Diminuição de situações de anormalidade ......................................... 19 Aumento do rendimento da planta ..................................................... 19 Diminuição de incidentes anormais .................................................... 20 2 Economia de material para reparo de equipamentos ......................... 20 GERENCIAMENTO DE ATIVOS NO SETOR SUCROENERGÉTICO .. 21 Funcionamento, aplicações, vantagens e arquiteturas de uso ........... 23 Funcionamento .................................................................................. 26 Implantação ........................................................................................ 27 Usina 4.0 ............................................................................................ 27 REFERENCIAS ..................................................................................... 29 3 NOSSA HISTÓRIA A nossa história inicia com a realização do sonho de um grupo de empresários, em atender à crescente demanda de alunos para cursos de Graduação e Pós-Graduação. Com isso foi criado a nossa instituição, como entidade oferecendo serviços educacionais em nível superior. A instituição tem por objetivo formar diplomados nas diferentes áreas de conhecimento, aptos para a inserção em setores profissionais e para a participação no desenvolvimento da sociedade brasileira, e colaborar na sua formação contínua. Além de promover a divulgação de conhecimentos culturais, científicos e técnicos que constituem patrimônio da humanidade e comunicar o saber através do ensino, de publicação ou outras normas de comunicação. A nossa missão é oferecer qualidade em conhecimento e cultura de forma confiável e eficiente para que o aluno tenha oportunidade de construir uma base profissional e ética. Dessa forma, conquistando o espaço de uma das instituições modelo no país na oferta de cursos, primando sempre pela inovação tecnológica, excelência no atendimento e valor do serviço oferecido. 4 INTRODUÇÃO Imagine se a gerência das indústrias tivesse acesso aos dados do chão de fábrica para tomar melhores decisões? Os engenheiros com certeza vão adorar tomar decisões que impactem diretamente no campo. Uma das formas é através da gestão de ativos. Em uma planta, existem milhares de equipamentos e instrumentos que trabalham 24 horas por dia, sete dias na semana e o ano inteiro. Portanto a quantidade de dados gerados é inimaginável. Utilizar isso a favor é uma das tendências para o futuro da indústria 4.0. Com o avanço da tecnologia da informação (TI) em conjunto da tecnologia da automação (TA), hoje os equipamentos de controle e instrumentação estão mais inteligentes. Eles deixaram de realizar apenas sua função primária para também gerar muitos dados. Esses dados são referentes ao estado dos ativos e são utilizados em tomadas de decisões na manutenção, otimização de recursos e redução dos custos dos ativos. Com isso, entendemos que a manutenção industrial tem que ser cada vez mais eficiente na gestão do ciclo de vida dos equipamentos industriais. É aqui onde entra a gestão de ativos de automação, fazendo uma conexão em todo o âmbito industrial. Grandes players do mercado industrial já entenderam que fazer um levantamento de informação e do histórico dos equipamentos permite evitar muitos investimentos em manutenção. Além disso, o retorno na gestão de ativos vale muito à pena. Segundo o U.S. National Response Center, em refinarias custa aproximadamente 50% mais para reparar ativos danificados do que se tivessem sido ajustados anteriormente à falha. Além disso, “a capacidade de produção da planta é perdida em até 5% todo ano como resultado de paradas não programadas” (Asdza Nadleehe, 5 ‘‘Engineering & Maintenance: Prevention Is Better Than Cure”, Oil & Gas IQ, October 2011). Para ter uma noção do quanto isso pode impactar na receita, falaremos sobre isso no capitulo “Quantificando os benefícios do gerenciamento de alarmes”. Apesar de alarmes serem apenas uma parte dos ativos, eles ainda podem causar um grande impacto. Desse modo, vamos compreender porque as indústrias estão procurando cuidar melhor dos seus ativos. O que é Sistema de gestão de ativos na indústria 4.0 Perspectivas para o futuro O que monitorar em uma planta industrial 6 O QUE É GESTÃO DE ATIVOS? Primeiramente, vamos esclarecer o que de fato é um ativo: “Um ativo se caracteriza por qualquer objeto, de natureza tangível ou intangível, que uma empresa consegue controlar.” A partir disso, alguns exemplos de ativos em uma empresa são: Equipamentos de TI; Contratos; Equipamentos utilizados no processo de produção, caracterizando o maquinário; Marcas; Ferramentas e materiais; Know-how. Assim, podemos classificar a gestão de ativos de maneira geral. Segundo a ISO 55000 e a ABRAMAN, Associação Brasileira de Manutenção e Gestão de Ativos: “Gestão de Ativos (GA) é a atividade coordenada de uma organização para produzir o valor dos ativos, que envolve equilibrar os benefícios de custos, riscos, oportunidades e desempenhos.” Dessa forma, a gestão de ativos refere-se a gestão de todo o ciclo de vida de um ativo. Isto é, desde a sua aquisição, ou criação em caso de um ativo virtual, até o seu descarte. Nesse sentido, na gestão deve ser considerado todo o controle necessário para garantir o registro de detalhes e valores de um ativo. “O objetivo da gestão de ativos é maximizar a diferença entre os benefícios e os custos de um ativo durante todo o seu ciclo de vida.” Com isso, iremos explorar mais a gestão de ativos de automação. Da mesma maneira,vamos explorar também exemplos dessa área, como equipamentos e maquinários. Por exemplo, ao gerir o ciclo de vida de uma válvula, temos que nos atentar desde o seu fornecimento como fornecedor, dados de fábrica, tempo médio de manutenção, até o descarte ideal quando não funciona mais. 7 Fonte: ROMANO, 2017 SISTEMA DE GESTÃO DE ATIVOS NA INDÚSTRIA 4.0 Depois de entender o exemplo de um único instrumento, imagine esse processo em grande escala. Ou seja, o quão a indústria pode se beneficiar com o gerenciamento de todos os seus ativos? Certamente, é inviável gerir todos os ativos manualmente, por isso é necessário um sistema de gestão de ativos. Ou seja, um software que consiga automatizar todo o processo e se conectar com as diversas unidades industriais (Internet das Coisas). 8 É aqui onde acontece o link da gestão de ativos com a indústria 4.0. A introdução da tecnologia da informação para otimização de processos na indústria convencional é a aposta das grandes indústrias para aumentarem sua competitividade no mercado. Essa conexão de uma planta com um sistema de gerenciamento de ativos inteligente traz grandes vantagens, como: Redução de paradas não programadas Redução de custos de inventário Redução nas paradas de produção Redução de defeitos em equipamentos Aumento de disponibilidade de planta Aumento da eficiência da manutenção Aumento da produtividade dos equipamentos PERSPECTIVAS PARA O FUTURO DA GESTÃO DE ATIVOS DE AUTOMAÇÃO Antes de falar do futuro da gestão de ativos, vamos entender como funciona hoje nas indústrias. Atualmente nas indústrias, existem vários sistemas diferentes, que servem para gerenciar ativos distintos. Por exemplo, um dos sistemas é o de gerenciamento de alarmes. Assim, como alarmes também são ativos, um sistema de gerenciamento de alarmes é capaz de coletar todos os dados brutos de alarmes, minerar e transformá-los em insights valiosos para tomadas de decisão. Existem também sistemas de controle de processo que permitem acompanhar os diversos processos da indústria e monitorá-los. Dessa maneira, é garantido que estejam sempre com os parâmetros corretos, garantindo a qualidade final do produto. Alguns desses sistemas, do ponto de vista de automação, que devem ser melhor integrados em um contexto industrial, são: 9 Sistema de gerenciamento de alarmes Sistema de gerenciamento de malhas de controle Sistema de Manutenção Sistemas de gestão de instrumentos Em uma perspectiva do futuro da gestão de ativos nas indústrias, o ideal é que se tenha um único sistema que seja capaz de gerenciar todos os ativos. Bem como, que esses sistemas sejam melhor interconectados, permitindo uma gestão mais centralizada, diferentemente de hoje que se tem vários sistemas para diferentes ativos. Por isso, a vantagem de controlar todos os ativos em um único sistema é a facilidade de uso que isso traz. Com todas as informações em um único lugar, cruzar essas informações traria novas visões que jamais poderiam ter sido imaginadas. Em síntese, os benefícios diretos da implantação e disseminação da cultura de gestão de ativos são: 1. Permitir manutenção preditiva baseado em dados 2. Melhorar confiabilidade da planta 3. Aumentar segurança do processo É justamente nesse ponto onde está a inovação, pois trabalhando em áreas que nunca foram trabalhadas antes existe um enorme potencial de crescimento. Portanto, esse sistema global de gestão de ativos fará com que as empresas tenham um grande salto. 10 O QUE MONITORAR PARA TER UMA GESTÃO DE ATIVOS EFICIENTE? Essa pergunta ainda não tem uma resposta definida e clara. Mas, de maneira geral, devemos monitorar o ciclo de vida e, principalmente, a demanda de cada ativo para poder tirar proveito desses dados. Em seguida, listamos algumas informações interessantes de monitorar em ativos típicos de automação: PSV As PSVs são válvulas mecânicas de alívio de pressão. São acionadas quando temos uma sobrepressão no equipamento que esta visa proteger. Como são válvulas puramente mecânicas, geralmente não são instrumentadas. Por consequência, torna-se mais complexo a detecção de suas demandas. Então, para esse ativo, é importante monitorar toda vez que a válvula é demandada. Isso é feito através de inferência por meio do comportamento da pressão do equipamento monitorado. Válvula de controle As válvulas de controle têm a função de permitir a atuação para o controle regulatório. Nesse ativo, é importante monitorar se há agarramento na válvula, se está subdimensionada ou superdimensionada. Além disso, é importante estar atento à posição média e outros relacionados. Válvula on-off Válvulas on-off só possuem dois estados possíveis: ligado e desligado. Dessa forma, são válvulas utilizadas geralmente para controle on-off ou mesmo para ativação de intertravamentos. Nesse tipo de ativo, é importante monitorar todas suas movimentações, tempo de movimentação, falhas na demanda, falhas espúrias, etc. 11 Malha de controle A malha de controle pode ser também considerada como um ativo. Ela é responsável pelo controle regulatório da planta. Então, é importante monitorar número total de malhas em manual, quantidade de mudança de set-point quando em automático. Além disso, é necessário verificar a quantidade de atuação no elemento final, quando em manual, percentual do tempo em manual, etc. Malha de segurança Analogamente a malha de controle, podemos monitorar também o comportamento do ativo malha de segurança. As malhas de segurança são responsáveis pelo constante monitoramento de desvios do processo. Caso alguma situação anormal, não tratada pelas camadas anteriores de segurança, seja detectada, a malha de segurança atuará na planta, de forma a levá-la para um estado seguro (normalmente desligará a planta ou parte dela). Nesse tipo de ativo, é importante monitorar todas as demandas da malha de segurança. Além disso, classificar se o trip foi causado por problemas de fato de anormalidade da variável monitorada (trip real) ou por alguma falha em algum dos componentes dos sistemas que compõem a malha (trip espúrio). Sendo assim, é importante também manter registrado o tempo de cada trip, sua classificação, tempo entre alarme de pré-trip e trip, etc. Sistema de alarmes O sistema de alarme também é um ativo de automação. Assim como os demais ativos, é importante monitorar o desempenho desse ativo. Para monitorar o desempenho do sistema de alarmes, normalmente recorremos às normas ISA 18.2 e EEMUA 191 que já estabeleceram regra claras para monitorá-los. Dessa forma, indicadores como número médio de alarmes por hora por operador, distribuição de prioridade, quantidade de avalanches de alarmes, são exemplos de KPIs que devem ser mensurados e acompanhados. 12 Assim, é sabido que normalmente esses dados já existem armazenados nas plantas industriais, por exemplo, através do registro dos dados em historiadores de processo ou sistema de supervisão. No entanto, normalmente são dados crus, necessitando de processamento para ter sentido. Além disso, é comum essas informações estarem fragmentadas em vários sistemas. Dessa maneira, o papel do sistema de gestão de ativos, é consolidar, organizar e disponibilizar essas informações. Isso é feito através de uma ferramenta focada, simples de interagir e que possua todos essas informações de maneira estruturada, com apresentações simples através de relatórios e dashboards de acompanhamento. QUANTIFICANDO OS BENEFÍCIOS DO GERENCIAMENTO DE ALARMES O avanço da tecnologia que trouxe os vários benefícios do gerenciamento de alarmes, também foi responsável por dar início aos problemas que alertaram para o estudo dessa prática. Esse avanço permitiu que alarmes fossem configurados com muita facilidade.Como resultado, configuraram uma quantidade tão grande de alarmes que os operadores não conseguem mais suportar. Tendo isso em vista, seria questão de tempo até um grande incidente ocorrer. Pois muitos alarmes sinalizando ao mesmo tempo e sem acompanhamento acabou gerando uma descredibilidade dos sistemas de alarmes. Desde o grande incidente de Milford Haven, o mundo industrial passou a se preocupar cada vez mais com o estudo sobre gerenciamento de alarmes, já que um dos pontos críticos do acidente foi justamente a sobrecarga de alarmes. Por isso, além do estudo sobre gerenciamento de alarmes que resultou em normas e práticas, documentadas na ISA 18.2 e EEMUA 191, também 13 surgiram sistemas de gerenciamento de alarmes que auxiliam no acompanhamento desse processo. Sendo assim, o objetivo do estudo é evitar a sobrecarga de alarmes, alarmes incômodos e reduzir o excesso de informações que o operador recebe. Ao final, os benefícios do gerenciamento de alarmes são de melhoria na segurança da planta, aumento da eficiência operacional e redução de custos no processo. Porém, é muito comum as indústrias possuírem grande dificuldade em quantificar esses benefícios. Desse modo, o objetivo deste capitulo é auxiliar a suprir essa dificuldade. Aqui nós vamos apresentar uma metodologia de como você pode quantificar os benefícios do gerenciamento de alarmes na sua indústria. Essa metodologia é utilizada depois que você já possui o processo de gerenciamento de alarmes implementado. Pode ser utilizada tanto para quem está implementando agora ou já possui há algum tempo. Ao final, apresentaremos um exemplo para que vocês tenham uma noção do quanto os benefícios do gerenciamento de alarmes em escala industrial são de grande valor. O QUE É UMA OTIMIZAÇÃO ATRAVÉS DO PROCESSO DE GERENCIAMENTO DE ALARMES? A otimização através da implementação de um processo de gerenciamento de alarmes é uma combinação de processos de trabalho e tecnologias de software. O gerenciamento de alarmes não é um projeto único, mas um processo contínuo. A figura abaixo representa o processo completo de gerenciamento de alarmes, conforme a norma ISA 18.2. 14 Figura 1: Processo completo de gerenciamento de alarmes. Fonte: ROMANO, 2017 Assim sendo, a realização de todas essas etapas em conjunto com ferramentas/softwares permite a otimização do processo. Por exemplo, existem sistemas de gerenciamento de alarmes que auxiliam a mensurar e acompanhar o desempenho do sistema de alarmes. Isso ocorre através de softwares para análise de dados de alarmes. Eles geram automaticamente relatórios dos KPIs, fornecendo informações precisas da situação do desempenho do sistema de alarmes em tempo real. 15 BENEFÍCIOS DA OTIMIZAÇÃO POR GERENCIAMENTO DE ALARMES Agora que entendemos como funciona o processo de otimização, vamos estudar os benefícios do gerenciamento de alarmes. Neste tópico vamos tomar como referência um estudo realizado pela Honeywell. A Honeywell comparou a quantidade de alarmes e a sua distribuição por prioridade antes e depois da implementação do processo de gerenciamento de alarmes. A imagem abaixo apresenta a comparação entre o antes e depois da implementação. Figura 2: Fonte: HONEYWELL, 2017 Os gráficos são exatamente contrários, não são? A diferença é muito grande. Antes não existiam alertas e a maioria era de prioridade alta ou crítica. Após a implementação as prioridades se invertem, sendo a maioria dos alarmes caracterizados como alertas. Portanto, fica claro que a maioria dos alarmes sendo de categoria alta ou crítica, o operador fica incapaz de tomar ações precisas. Pois, tratando-se da maioria de mesma prioridade, pode acontecer de um alarme crítico passar despercebido e causar grandes impactos negativos. 16 Outro fator importante é que, após a implementação, a maioria dos alarmes passaram a ser alertas. Ou seja, a maioria dos alarmes não eram alarmes industriais. Por isso, tenha certeza que seus alarmes são realmente alarmes industriais. Este gráfico é a consequência principal da implementação do processo de gerenciamento de alarmes. Esta mudança é a base dos benefícios do gerenciamento de alarmes. 17 METODOLOGIA PARA CALCULAR OS BENEFÍCIOS DO GERENCIAMENTO DE ALARMES A maioria das indústrias possui dificuldades neste tópico. Como quantificar os benefícios do gerenciamento de alarmes? Com isso, a Honeywell apresenta um passo a passo para determinar os benefícios do gerenciamento de alarmes após implementação. As etapas são: 1- Estimar o custo de vários eventos/tipos de alarmes e níveis. Por exemplo: Se a vedação de um compressor excede um limite alto de temperatura cinco vezes, a vedação irá falhar e resultar no desligamento do compressor. Qual o custo da ocorrência desse evento? 2- Estimar a frequência dos eventos. 3- Calcular o custo anual associado com alarmes perdidos que foram excedidos, multiplicando o custo de cada evento pela frequência dos eventos. 4- Estimar quanto a produção da planta pode aumentar se os alarmes forem melhor gerenciados e a planta funcionar mais próxima da sua real capacidade, ao invés de funcionar com vários fatores de segurança criados pela limitação dos alarmes. 5- Implementar um processo de gerenciamento de alarmes e rodar por seis meses. 6- Documentar a redução atual na frequência dos eventos durante seis meses com um processo de gerenciamento de alarmes. 7- Documentar o aumento atual na produção da planta e comparar com a produção antes de implementar o processo de gerenciamento de alarmes. 8- Estimar o aumento nos lucros associados com as etapas 6 e 7. Além dessa metodologia, existe outra opção para determinar os benefícios do gerenciamento de alarmes. Revise os relatórios de incidentes nos 18 últimos anos, identifique aqueles relacionados à alarmes e calcule o total perdido dos eventos. Como a implementação do processo reduz os incidentes com alarmes, esse valor total das perdas de anos anteriores deixará de ser gasto em situações futuras. Dessa forma, a indústria reduz os seus custos com incidentes e passa a ter um lucro maior. Entre as indústrias que realizaram esse processo, todas concordaram que os benefícios gerados compensaram o retorno sobre o investimento. Os principais resultados documentados foram: Redução na quantidade de paradas não programadas. Aumento na produção da planta. Redução na frequência de alarmes de emergência. ESTUDO DE CASO: QUANTIFICANDO OS BENEFÍCIOS DO GERENCIAMENTO DE ALARMES Deu para entender bem como funciona a metodologia para quantificar os benefícios do gerenciamento de alarmes? Vamos apresentar um estudo de caso da Honeywell que representa o benefício anual de uma refinaria que produz 100.000 barris/dia. Os principais benefícios econômicos são divididos em quatro categorias: Diminuição de situações anormais. Aumento na produção da planta. Redução de incidentes anormais Economia de material para reparo de equipamentos 19 Diminuição de situações de anormalidade O estudo da Honeywell apresenta que após a implementação do gerenciamento de alarmes, foi observado uma redução média de 30% no número de paradas não programadas em unidades industriais. Essa redução ocorre em virtude da maior facilidade dos operadores em identificar as anormalidades de maneira mais rápida e precisa. Isso evita que sistemas automáticos de segurança intervenham na planta, causando sua parada por segurança. Levando em consideração que o barril do petróleo na época (16/08/2017) estava cerca de U$ 46,80, então uma produção de 100.000 barris/dia resultava em um faturamento de U$ 4,68 milhões/dia. Com uma base de cálculo de que em 365 dias, 4 dias são de paradas não programadas, uma redução de 30% no tempo total de paradasnão programadas resultaria em um lucro anual de U$ 5,62 milhões. Ou seja, em 4 dias de paradas não programadas, existiria uma perda financeira de 4 x U$ 4,68 milhões = U$ 18,78 milhões/ano. Então uma redução de 30%, geraria um lucro anual de 0,30 x U$ 18,78 milhões = U$ 5,62 milhões/ano. Com a cotação do dólar em 1 U$ = R$ 3,15 (2017), tem-se um lucro anual total de R$ 17,7 milhões/ano. Aumento do rendimento da planta A Honeywell realizou uma pesquisa nas indústrias em que o gerenciamento de alarmes estava em atividade. Os operadores relataram se sentirem mais confiantes para fazer com que a refinaria operasse mais próximo do limite de restrição. Pois, passaram a ter um sistema de alarme de alta credibilidade. Utilizando o mesmo faturamento (já transformado para real) de R$ 14,74 milhões/dia e considerando que o rendimento da planta aumenta apenas 0,2%, isso resulta em um lucro anual de R$ 10,76 milhões/ano. 20 O valor de 0,2% representa o número médio observado pelo estudo da Honeywell que a produção aumentou. Diminuição de incidentes anormais Quando erros humanos causam incidentes anormais, manutenção não planejada é requerida e toda manutenção gera custos. Dessa forma, é possível reduzir esses custos em virtude da diminuição de incidentes. Portanto, levando em consideração uma planta que tem orçamento anual de manutenção de R$ 138,6 milhões/ano, uma redução de 1% no orçamento em virtude da menor quantidade de incidentes gera uma economia de R$ 1,386 milhões/ano. Economia de material para reparo de equipamentos Quando esses incidentes ocorrem, também são necessários equipamentos para realização da manutenção. Por sua vez, eles possuem um certo custo para serem adquiridos. Portanto, com a evidente diminuição de incidentes também é possível economizar em cima destes custos. Levando em consideração que o orçamento anual de custos com materiais é de R$ 69,3 milhões/ano, a redução em 1% desse orçamento gera um lucro de R$ 693.000,00 em virtude da menor quantidade de materiais por ter menos incidentes. Vale lembrar que todos esses números foram obtidos por observação em uma refinaria de petróleo com produção de 100.000 barris/dia. A tabela abaixo apresenta um resumo da economia do estudo de caso. Isto posto, observamos que dependendo do tamanho da indústria a economia pode chegar até a R$ 30, 539 milhões/ano. 21 GERENCIAMENTO DE ATIVOS NO SETOR SUCROENERGÉTICO A manutenção de uma planta gerencia toda a intervenção e o custo do ciclo de vida do ativo de produção em uma indústria sucroenergética. E ao longo dos anos, diversas ferramentas evoluíram para dar apoio as ações gerenciais e de operação. Não querendo esgotar o assunto e não entrando nas técnicas de gestão da manutenção, podemos dizer que uma manutenção moderna é trabalhada orientada na confiabilidade, onde através da análise das variáveis dos equipamentos podemos definir se há ou não necessidade de efetuar uma manutenção e o que é preciso fazer, levando assim, as informações de procedimentos diretamente aos técnicos de manutenção. Quando temos associado as informações do processo em tempo real junto ao ativo, podemos modelar e programar ações inteligentes de intervenção e otimização do processo, passando a gerenciar a manutenção baseada em eventos e obter, como resultado final, uma manutenção proativa, pontual e customizada, extraindo o máximo do ativo com baixo custo e alta disponibilidade. Neste texto, a intenção é mostrar como as tecnologias de redes de comunicação industrial permitem elaborar arquiteturas de automação que entregam informações do ativo, que tem como objetivo final obter uma manutenção mais inteligente e preparada para a nova realidade das indústrias sucroenergéticas. 22 Figura 3 – Evolução da Manutenção O gerenciamento de ativos nas usinas de açúcar, etanol e energia elétrica, sob o aspecto automação industrial, está relacionado diretamente a coletar informações de dispositivos inteligentes de campo. Estes dispositivos inteligentes de campo, através de redes industriais tais como Profibus, Profinet e outros protocolos que permitem a leitura de variáveis dos equipamentos em tempo real, fornecem informações sobre o uso, seu status, sua utilização e seus acessos. Com a tecnologia das redes industriais e seus respectivos protocolos, é possível gerenciar manutenção de válvulas, fazendo assinaturas (registros) no início de safra e ao longo da produção, ir analisando o seu comportamento e, ao final do período, determinar se é ou não necessário abri-la para fazer manutenção. Figura 4 – O que é um Ativo Neste mesmo formato, podemos analisar variáveis de motores através de dispositivos de partida inteligente direto por softstarters e por inversores, que se comunicam diretamente com o sistema de controle, enviando informações para a manutenção. Neste arranjo, utilizando softwares que coletam estes dados, é possível, por exemplo, armazená-los em um banco de dados para análise e tomada de decisões de manutenção e centros de custos. Isso permite fazer uma análise em tempo real do ciclo de vida dos dispositivos de comando e controle da planta sucroenergética. 23 Ademais, também podemos, com esta tecnologia, acessar dispositivos e mudar parâmetros, com objetivo de otimizar o processo, uma vez que a ferramenta permite mudar as variáveis em tempo real, extraindo do equipamento o máximo de performance. Estamos evoluindo nas redes. Já é comum dispositivos comunicando em redes Ethernet Industrial e agora com Wireless. Seguindo este mesmo conceito, temos na rede industrial a informações necessárias para uma manutenção de confiabilidade e baseada em eventos, limitada apenas pela capacidade de fornecer informações dos equipamentos e o arranjo da rede de informação que está conectada a usina. Figura 5 – Tecnologia de Comunicação Funcionamento, aplicações, vantagens e arquiteturas de uso A manutenção tem que ser cada vez mais eficaz na gestão do ciclo de vida dos equipamentos industriais e, para isso, a automação industrial passou a ter um papel de destaque cada vez mais importante no âmbito industrial. Com o grande avanço tecnológico da TI (Tecnologia da Informação) e da TO (Tecnologia de Operação), hoje temos equipamentos de instrumentação e controle cada vez mais inteligentes, não só desempenhando suas funções primárias, mas também entregando inteligência ao processo, resultando em 24 tomadas de decisões na manutenção mais pontuais, otimizando recursos e reduzindo os custos dos ativos. Figura 6 – Funcionamento da Aquisição de Dados Ao longo dos anos a gestão da manutenção passou por diversas fases tecnológicas. Se voltarmos a história, no final da década de 70 e 80, tínhamos as fichas dos equipamentos muitas vezes colocadas em arquivos de papel para o controle dos técnicos de manutenção. Com o avanço da TI, os computadores foram colocados à disposição da gestão industrial, transformando as fichas de papel em informações digitais, porém ainda tínhamos que dar entrada manual de dados, das informações do ativo, tempo de uso, troca de peças e situação encontrada ou reparada. Com a instrumentação inteligente, isto é, com o uso das redes industriais de campo, os instrumentos passaram a ser ativos, usando o recurso da eletrônica e a rede, podendo estar conectados a sistemas de gestão de ativos, onde os dados são coletados automaticamente e analisados através de modelos, dando aos técnicos todas as informações e conhecimento do ativo necessário à efetivação ou não de reparos e antecipando quebras previstas (Figura 3). 25 Figura 7 – Arquitetura típica de Gestão de Ativos No caso, o ativo é todo e qualquer equipamento responsável pela medição e controle dos processos industriais, tanto o hardware quanto o software, passando portoda a infraestrutura da planta (Figura 4). Os desafios da manutenção dos ativos são diversos: Reduzir custos de manutenção; Reduzir paradas não programadas; Diagnosticar problemas de forma proativa; Disparar O.S. pelo sistema de TI integrado; E diminuir o tempo de retomada de processos. Figura 8 – Diagnóstico de Gestão de Ativos 26 Os benefícios com a implantação de um sistema de gerenciamento de ativos inteligente em uma planta industrial trariam a redução de paradas não programadas; a redução de custos de inventário; a redução nas paradas de produção; a redução de defeitos em equipamentos; o aumento de disponibilidade de planta; o aumento da eficiência da manutenção; e, por fim, o aumento da produtividade dos equipamentos. A tecnologia hoje empregada para gerenciamento de ativos em planta é o uso de redes industriais, utilizando-se protocolos como Profibus, Profinet, Foundation, entre outros, conectados a uma infraestrutura que permita a comunicação com um sistema que gerencia este ativo e se conecta a área de manutenção industrial (Figura 5). Figura 9 – Solução para gerenciamento de ativos em usinas sucroenergéticas Funcionamento O sistema de gerenciamento de ativos funciona de forma automática. Em uma infraestrutura preparada, o sistema coleta dados em tempo real de forma acíclica na rede, podendo, por exemplo, fazer testes de assinatura de válvulas, saber a quantidade de partidas de uma softstarter, sobrecargas, mau posicionamento de posicionadores, entre outros, entregando rapidamente os pontos críticos para manutenção (Figura 6). 27 Há diversas funções que um gerenciamento de ativos pode desempenhar, desde uma análise online na rede, no local ou via web, até otimizar processos conhecendo as variáveis analisadas, passando por gerenciamento de mudanças e recuperação de desastres (Figura 7). Implantação A implantação de um sistema de gerenciamento de ativos passa por algumas etapas, podemos descrever de forma simplificada os principais passos: Definição dos objetivos do gerenciamento de ativos; Priorização de ativos – central de despesas; Modelagem de gestão de cada ativo (criticidade); Indicadores de desempenho para análise; Projeto de infraestrutura e implantação; Medição, coleta, gravação e análise; Plano de ação – procedimento padrão. As tendências em gerenciamento de ativos na automação passam por uma evolução nas aplicações dos sistemas de segurança (SIS), que já são uma realidade, elevando os níveis de segurança das redes sem fio Wireless para automação industrial e facilitando a coleta de dados para manutenção. Entendendo que as informações de ativo são especialmente utilizadas para a manutenção e gerenciamento do ciclo de vida dos equipamentos, podemos disponibilizar todas estas informações via Cloud (Nuvem) – dados disponíveis na internet – permitindo que a informação esteja onipresente na planta sucroenergética, trocando informações com os profissionais envolvidos na manutenção e diminuindo o tempo de reação a qualquer situação que possa vir a ocorrer (Figura 8). Usina 4.0 O sistema por EDDL (Electronic Device Description Language) ou FDT (Field Device Tool) é um gerenciador de ativos que coleta dados online dos equipamentos de rede, gera “regras” e se conecta ao sistema de manutenção. Com essa solução é possível enviar dados para internet, gerando relatório de manutenção e alarmes de eventos. 28 A figura 9 mostra a aplicação desta solução em usina sucroenergética que possui três controladores em rede, controlando seis setores em um centro de operações (COI). Não são todos os ativos que devem (ou deveriam) ser gerenciados. Essa técnica deve ser usada na razão 80/20, onde 20% dos ativos correspondem a 80% dos custos de manutenção. Estamos vivendo a transição da 3ª para a 4ª Revolução Industrial, que na prática será a conexão das informações, pessoas e máquinas na Internet Industrial, através de tecnologias como IIoT, Big Data, Cloud, IA, entre outras, a chamada Indústria 4.0. O impacto será uma grande mudança na forma de produzir e consumir produtos industriais com um alto grau de escala, eficiência, personalização e sustentabilidade. Trazendo estes conceitos para a setor sucroenergético, podemos cunhar a ideia de uma unidade toda conectada, o que chamaríamos de Usina 4.0. Concluímos que, na competitividade industrial o gerenciamento de ativos é sensível à gestão dos custos, tanto produtivos quanto de manutenção, podendo diferenciar as melhores margens de operações produtivas no setor industrial das usinas, entregando vantagem competitiva. 29 REFERENCIAS REVISTARPANEWS. Tecnologia Industrial – Gerenciamento de ativos no setor sucroenergético. Disponível em: https://revistarpanews.com.br/tecnologia-industrial-gerenciamento-de-ativos-no- setor-sucroenergetico/. Acesso em: 9 set. 2020. ROMANO. Descubra o que é gestão de ativos, porque essa é a grande tendência para o futuro e como começar na sua indústria. Disponível em: https://www.logiquesistemas.com.br/blog/gestao-de-ativos/. Acesso em: 8 set. 2020. ROMANO. Aprenda como quantificar os benefícios do gerenciamento de alarmes na sua indústria. Disponível em: https://www.logiquesistemas.com.br/blog/beneficios-do-gerenciamento-de- alarmes/. Acesso em: 8 set. 2020 HIRSCHMAN, A. The Strategy of Economic Development. Yale. University Press, 1958. KAGAN, n. Et al. Redes elétricas inteligentes no Brasil: análise de custos e benefícios de um plano nacional de implantação. Rio de Janeiro: Sinergia: Abradee; Brasília: Aneel, 2013.
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