Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
27 a 29 de Novembro de 2013 - Joinville – SC ¹ Pós graduando em Engenharia Mecatrônica – faustoz@hotmail.com 2 Mestre em Engenharia de processos – geovane.vieira@sc.senai.br AVALIAÇÃO DO ÍNDICE DE EFICIÊNCIA GLOBAL (OEE) DE UM EQUIPAMENTO COM A UTILIZAÇÃO DE UM SISTEMA DE MONITORAMENTO DE DADOS EM TEMPO REAL. Fausto Estevão Zanatta¹ Geovane Vieira2 ¹ Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial – SENAI, Faculdade de Tecnologia SENAI Joinville – FATEC, Joinville – SC – Pós graduação em engenharia Mecatrônica. 2 Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial – SENAI, Faculdade de Tecnologia SENAI Joinville – FATEC, Joinville – SC - Pós graduação em engenharia Mecatrônica. Resumo O presente trabalho visa demonstrar a aplicação do indicador de eficiência de equipamentos OEE (Overall Equipment Efficiency) na indústria, aplicando um sistema de monitoramento em tempo real dos dados fabris, modificando para isso a topologia da rede industrial atual na empresa estudada. Inicialmente, discorre-se sobre os conceitos que fundamentam o indicador OEE, com todas as suas variáveis, mostrando a estruturação usada para a adaptação dos equipamentos ao monitoramento das máquinas. Após, é relatado minuciosamente o caminho na coordenação do projeto, desde a apresentação dos trabalhos à Alta Gerência até a justificativa na escolha dos equipamentos, englobando várias áreas de conhecimento na gestão de projetos e processos, como TPM (Total Productive Maintenance ). Aborda-se também a situação da topologia de rede industrial atual e o novo conceito de topologia a ser aplicado para prover a execução do monitoramento em tempo real do funcionamento das máquinas escolhidas. A conclusão observada ao fim deste trabalho é a praticidade e grande importância em utilizar um indicador global de eficiência para conseguir enxergar as maiores perdas produtivas que impactam diretamente na produtividade, garantindo assim com ações remediáveis nos problemas apresentados a sobrevivência da empresa com aumento da produtividade e diminuição de custos operacionais. Adota-se, neste escrito, a técnica da pesquisa bibliográfica e pesquisa exploratória. Palavras chaves: Indicador OEE. TPM. Topologia de Rede Industrial. 2º Seminário de Tecnologia, Inovação e Sustentabilidade - 27 a 29 de Novembro de 2013 - Joinville – SC 1. INTRODUÇÃO Para sobreviver dentro de um mercado cada vez mais competitivo em qualquer área é preciso aprimorar todos os procedimentos e estruturas dentro do ambiente fabril, procurando a maior eficiência possível. A eficiência almejada é a otimização de recursos, tempo e energia para alcançar os objetivos e metas pré- estabelecidas. Com a finalidade de conseguir visualizar as características de determinados processos produtivos e medir a eficiência operacional utilizou-se o indicador: OEE (Overall Equipment Efficiency) – Eficiência Global do Equipamento, o qual segundo Moellmann et al. (2006), este índice é uma ferramenta importante na linha de produção para se conhecer o desempenho dos equipamentos da mesma. Este índice busca considerar todos os impactos gerados na operação como consequência da indisponibilidade de seus recursos físicos. Os distúrbios na área produtiva aparecem divididos em duas categorias de acordo com a frequência que ocorrem: distúrbios crônicos e esporádicos. Conforme Jonsson e Lesshammar (1999) os distúrbios crônicos são geralmente complicados, permanecem escondidos e é resultado de diversas causas simultâneas. Já os esporádicos são mais óbvios desde que ocorram pontualmente e com grandes desvios do estado normal. Usando este conceito de distúrbios, é necessário mencionar também a origem prática do indicador OEE que visa combatê-los, inserido dentro da Manutenção Produtiva Total (TPM – Total Productive Maintenance) , a qual vai muito além de uma forma de se fazer manutenção, é uma filosofia gerencial, atuando na forma organizacional, no comportamento das pessoas, e na forma como tratam os problemas diretamente ligados aos processos produtivos (MARTINS; LAUGENI, 2005). Todos os conceitos sucintamente mencionados acima serão descritos ao longo do estudo e aplicados na prática dentro da empresa alvo deste trabalho, cuja companhia atua em duas áreas principais: Eletrodoméstico e Construção Civil, contando com uma equipe de mais de 1100 funcionários, distribuídos entre as funções administrativas e operacionais. A empresa observou a necessidade de implantar índices de status produtivos para assim conseguir criar estratégias com 2º Seminário de Tecnologia, Inovação e Sustentabilidade - 27 a 29 de Novembro de 2013 - Joinville – SC foco em resolver os reais distúrbios que causam ineficiência produtiva, auxiliando na tomada de decisão rumo às melhorias de processo ou até novos investimentos. O objetivo deste trabalho é melhorar a eficiência produtiva apenas apontando de forma confiável os problemas que realmente impactam na produção, podendo assim reduzir perdas com o ataque a estes “vilões” através de ações corretivas e planejadas, demonstrando quais são os caminhos a serem seguidos por outras empresas que buscam o mesmo propósito. Neste trabalho, serão mostrados os passos para a implantação deste indicador, desde a escolha dos equipamentos até a estruturação da rede industrial. 1.1 Objetivo geral Realizar o estudo da viabilidade de implantação dos indicadores da eficiência global dos equipamentos através dos indicadores do OEE (Overall Equipment Efficiency), definindo as etapas de implantacao deste indicadores. 1.2 Objetivo específico Conceituar OEE; Definir etapas de implantação de um projeto de OEE; Analisar arquitetura de redes industrial envolvida. 2. OEE (Overall Equipment Efficiency) 2.1 Origem e conceito do OEE Este indicador teve origem no TPM, como já mencionado acima, o qual é parte integrante do STP(Sistema Toyota de Produção), que foi desenvolvido dentro da indústria automobilística Toyota, onde segundo Liker (2004), no Japão pós-guerra por Taiichi Ohno, engenheiro, criou-se a filosofia Lean. Essa filosofia começou a ser percebida pelo mundo, pois aplicando os conceitos desse pensamento, a Toyota se destacou pela alta produtividade, confiança dos clientes em seus produtos, velocidade de produção e flexibilidade. O OEE foi idealizado inicialmente por Nakajima (1988) propondo a medição da eficiência global dos equipamentos, dentro da perspectiva do TPM, expressando o cálculo da disponibilidade, da utilização e da eficiência dos equipamentos de um sistema produtivo. Esta explicação demonstra a amplitude 2º Seminário de Tecnologia, Inovação e Sustentabilidade - 27 a 29 de Novembro de 2013 - Joinville – SC “tridimensional” do indicador, abrangendo três diferentes características embutidas na produtividade: Fator Disponibilidade X Fator Performance X Fator Qualidade. O fator disponibilidade representa a relação entre o tempo total disponível do equipamento, isto é, o tempo total produtivo de turnos diários, mensais ou anuais, com o tempo efetivo de trabalho da máquina, descontando neste caso perdas de gestão (falta de operador e ferramental, aguardando material para processamento ou ordem de fabricação) e perdas por paradas não programadas (setup, quebras, manutenção). É necessário reforçar que o tempo de paradas programadas como manutenções preventivas, treinamentos ou intervalos para descanso são subtraídos do tempo total produtivo, ou seja, tempo de jornada de trabalho. O fator performance é relacionado a velocidade de processamento da máquina. Para Nakajima (1988), a diferença entre a performance teórica e real deve- se as perdasrelacionadas às pequenas paradas e à queda de performance da máquina (queda da velocidade para a qual a máquina foi projetada). Nakajima (1988) mede uma quantidade fixa de saída e em sua definição indica o desvio real do tempo em relação ao tempo de ciclo ideal. Retirando do significado teórico, a prática deste fator é a medição da velocidade real de operação do equipamento, subtraindo perdas de velocidade, micro paradas e queda de desempenho comparado ao valor referência de capacidade projetado inicialmente. O fator qualidade, segundo Jonsson e Lesshammar (1999), examina somente as perdas de qualidade (número de itens rejeitados devido aos defeitos de qualidade) que acontecem perto do equipamento, não as perdas da qualidade que “aparecem rio abaixo” como, por exemplo, falhas externas. A análise do indicador inicia no tempo total operacional abrangendo o período em que a empresa está funcionando, produzindo. A passagem por cada um dos fatores acaba diminuindo este tempo, e ao final é nomeada como tempo efetivo de produção, cujo objetivo é a maximização deste número com a consequente redução das perdas. Atualmente, a OEE é considerada um dos indicadores mais importantes na medição do desempenho da fábrica, pois pode ser usado para aumento de produtividade e dos lucros da empresa (HANSEN, 2006). O índice OEE serve para analisar unicamente a eficácia dos equipamentos, como mostrado pelos fatores que o integram, e não a da mão-de-obra. 2º Seminário de Tecnologia, Inovação e Sustentabilidade - 27 a 29 de Novembro de 2013 - Joinville – SC Com a descrição do conceito e origem do OEE é preciso descrever as perdas ou distúrbios produtivos que acabam prejudicando a eficiência dos equipamentos. 2.2 Perdas dos equipamentos Para mensurar e identificar as perdas dos equipamentos deve-se novamente citar qual o objetivo do TPM, conforme Nakajima (1988) que é garantir que as máquinas necessárias para o processo de produção estejam sempre aptas a realizar suas tarefas. Segundo o LEI (2003), o sistema TPM foi implantado pioneiramente pela Denso, indústria pertencente ao Grupo Toyota. O TPM envolve várias estratégias relacionadas à formação de grupos de pessoas com o foco de eliminar as perdas que impactam na diminuição da eficiência dos equipamentos. Para Nakajima (1988), “TPM significa a Falha Zero e Quebra Zero das máquinas, ao lado do defeito zero nos produtos e perda zero no processo. Representa a mola mestra do desenvolvimento e otimização da performance de uma indústria produtora, através da maximização da eficiência das máquinas.” Utilizando como base a caracterização de Nakajima (1988) para a determinação e classificação das perdas nos equipamentos, foi desenvolvido o seguinte quadro 01 abaixo. Quadro 01 – Caracterização das Perdas de Máquinas. Categoria de Perdas Seis Grandes Perdas Perdas por paradas Avarias / tempos improdutivos devido à quebra dos equipamentos Setup / Ajustes Perdas por operação a baixa velocidade Ociosidade e Pequenas paradas / esperas Baixa velocidade de operação Perdas por problemas de qualidade Perdas no ajuste do equipamento / rendimento reduzido Perdas durante a produção por defeitos no processo Fonte: Adaptado de Nakajima (1988). Seguindo o pensamento de Nakajima (1988), é necessário fazer a descrição de cada uma das seis grandes perdas, para proporcionar a base da 2º Seminário de Tecnologia, Inovação e Sustentabilidade - 27 a 29 de Novembro de 2013 - Joinville – SC determinação dos distúrbios que são encontrados durante o processamento da máquina. - Perdas por paradas: * Perda por avarias: são as perdas de tempo e de materiais devido à parada do equipamento por quebra ou falha. * Perda por setup / ajustes: são oriundas do tempo necessário para efetuar a preparação de outro item produtivo na máquina, causando a parada do equipamento: ▪ Tempo entre o desligamento e o início das atividades para a produção subseqüente (Changeover). Esse tempo deve ser medido entre a última peça boa, do produto A, até a primeira peça boa, em velocidade normal e livre de defeitos, do produto B (Setup); ▪ Tempo para a troca de ferramentas, ajustes de equipamentos e estabilização da produção (Regulagens). - Perdas por operação a baixa velocidade: * Ociosidade e pequenas paradas: é a quantidade de itens que deixa de ser produzida em decorrência de pequenas paradas como, por exemplo, tempo utilizado pelo operador para alimentação da peça na máquina. A somatória dessas pequenas “esperas” representa uma quantidade significativa no longo prazo. As pequenas paradas diferem das perdas por quebra/falha, pois elas podem ser causadas por baixo fornecimento de matéria-prima ou produtos defeituosos. - Perdas por problema de qualidade: * Perdas no ajuste do equipamento: também conhecido como perda no startup do processo, é relacionado ao tempo necessário à inicialização da produção para alcançar a peça planejada, isto é, até atingir o nível de qualidade esperado, como por exemplo, após uma parada no equipamento para efetuar manutenção preventiva. * Perdas por defeitos no processo: perda relacionada a produção de produtos defeituosos, tendo como consequência, a necessidade de retrabalho ou sucateamento das peças com problemas de qualidade. Dentro do contexto das “Seis Grandes Perdas dos Equipamentos”, algumas paradas planejadas não são consideradas como: Intervalos para refeições; Paradas para reuniões, obrigatoriamente constadas no plano de produção; 2º Seminário de Tecnologia, Inovação e Sustentabilidade - 27 a 29 de Novembro de 2013 - Joinville – SC Manutenções preventivas; Inspeções obrigatórias ao longo do processamento; Treinamento dos operadores; Teste de novas peças no equipamento. 2.3 Cálculo do OEE Com o objetivo de calcular o indicador OEE, é necessário estratificar e explicar cada uma das variáveis utilizadas, procurando assim revelar os custos “camuflados” no chão-de-fábrica. A primeira variável a ser mencionada é o Tempo Total Disponível (TTD), sendo o período no qual a fábrica está disponível para produzir, contabilizando 24 horas, 365 dias no ano. Segundo Ljungberg (1998), antes do advento desse indicador, somente a disponibilidade era considerada na utilização dos equipamentos, o que resultava no superdimensionamento de capacidade. Conforme Hansen (2006) o OEE é um indicador que mede o desempenho da fábrica nas horas que a produção é autorizada a produzir, ou seja, no tempo de produção planejada. Porém, o tempo que a fábrica fica parada com programação previamente definida não é medida pela OEE (HANSEN, 2006). Após a determinação do TTD, deve-se diminuir o valor correspondendo às paradas programadas, cujas denominações abrangem o horário de intervalo, manutenção preventiva, férias programadas ou até treinamentos diversos pré- agendados. O período restante é nomeado como Tempo de Produção Planejada (TPP). O TPP é o ponto de partida para iniciar o cálculo dos 3 fatores que formam o OEE: disponibilidade; performance e qualidade. Com a definição da variável TPP, inicia-se a análise de disponibilidade real das máquinas, onde são subtraídas as perdas por paradas, como setup, quebra de máquinas, ajustes do ferramental ou falta de material para processamento do valor referência. O tempo restante é denominado Tempo Operativo (TO). As perdas devido à operação a baixa velocidade como, por exemplo, desgaste do equipamento, levam a diminuição da performance da máquina contribuindo para a diminuição do TO. Subtraindo o valor da perda mencionada, obtém-se o Tempo Líquido Operativo (TLO). Através dadeterminação do TLO, é necessário diminuir esta variável com os valores correspondentes às perdas por problemas de qualidade, como peça refugadas, para assim obter o Tempo Útil de Operação (TUO). O objetivo principal 2º Seminário de Tecnologia, Inovação e Sustentabilidade - 27 a 29 de Novembro de 2013 - Joinville – SC do OEE é maximizar esta última variável, aumentando a eficiência dos equipamentos através da eliminação das perdas. Na figura abaixo (figura 01) é possível visualizar todas as variáveis que caracterizam o cálculo do OEE. Figura 01 – Variáveis embutidas dentro do Cálculo de OEE. TUO TLO TO TPP TTD Tempo Total Disponível (TTD) Tempo de Produção Planejada (TPP) Paradas Programadas Tempo Operativo (TO) Perdas por Paradas Tempo Líquido Operativo (TLO) Perdas por Operação a Baixa Velocidade Tempo Útil de Operação (TUO) Perdas por Problemas de Qualidade Fonte: O autor. De acordo com Nakajima (1989), o OEE é mensurado a partir da estratificação das seis grandes perdas e calculado através do produto dos índices de Disponibilidade, Performace e Qualidade. Segundo Hansen (2006), um OEE de 85% deve ser buscado como meta ideal para os equipamentos, sendo o standard mundial dos fatores que constituem o índice. Para alcançar esta meta, é necessário obter os seguintes valores no quadro abaixo (quadro 02): Quadro 02 – Standard Mundial OEE. Fatores Standard Mundial Disponibilidade 90 % Performance 95 % Qualidade 99,9 % OEE 85 % Fonte: Adaptado de Hansen (2006). 2.4 Implantação do indicador OEE Devido ao grande número de equipamentos ao longo da cadeia produtiva da empresa escolhida, abrangendo máquinas CNC, como tornos e centros de usinagem, à linhas de montagem inviabiliza a aplicação imediata do sistema de 2º Seminário de Tecnologia, Inovação e Sustentabilidade - 27 a 29 de Novembro de 2013 - Joinville – SC monitoramento dos equipamentos, pois requereria assim grande quantidade de tempo de desenvolvimento, número grande de pessoas envolvidas, tornando-se assim impraticável a sua implantação. Conforme Garza-Reyes (2008), explicam que, apesar de estudos de caso reais, realizados diretamente no chão-de-fábrica serem mais desejáveis, este tipo de abordagem muita vezes pode se relevar pouco prática, sendo cara. Com a utilização do conceito de Garza-Reyes, foi considerada a implantação inicialmente de um estudo piloto, focando em um ou dois equipamentos “gargalos” na produção dos itens e que, além do mais, proporcione uma facilidade na expansão futura do sistema de controle. Conforme Corrêa & Gianesi (2007) afirmam que para programar as atividades no sentido de permitir o atingimento dos objetivos é necessário compreender o inter-relacionamento entre dois tipos de recursos: recursos-gargalo e recursos não-gargalos. Ainda segundo os autores mencionados anteriormente, a utilização de um recurso “não-gargalo” não é determinada por sua disponibilidade, mas por alguma outra restrição do sistema (por exemplo, um gargalo) e uma hora ganha num recurso-gargalo é uma hora ganha para o sistema global. 2.5 Etapas de implantação A implantação do sistema de monitoramento da eficiência dos equipamentos inicia-se com a criação de seis etapas sequenciais, as quais são demonstradas apenas como referência para o prosseguimento da busca pela criação do indicador, pois este trabalho busca enfatizar e mostrar as bases utilizadas para a escolha dos equipamentos, métodos de análise da melhor arquitetura de rede industrial para a empresa e a importância da utilização do OEE para ganho de produtividade com a eliminação de perdas. No quadro abaixo (quadro 03) é possível visualizar as etapas de implementação do indicador OEE. Quadro 03 – Etapas de Implantação OEE. ETAPAS PROCEDIMENTOS 1 Apresentação dos Conceitos OEE para Alta-Gerência 2 Análise da cadeia produtiva 2º Seminário de Tecnologia, Inovação e Sustentabilidade - 27 a 29 de Novembro de 2013 - Joinville – SC 3 Definição dos equipamentos pilotos 4 Levantamento da arquitetura de rede industrial 5 Implantação do indicador OEE 6 Análise dos resultados Fonte: O autor. A primeira etapa de “Apresentação dos Conceitos OEE para Alta- Gerência” é a mais difícil de ser enfrentada, mas também mais fácil de ser implantada, pois é o objetivo número “um” da alta direção a criação de estratégias que levem a companhia apresentar melhores resultados, unindo qualidade aos produtos ou processos com baixo consumo dos insumos em geral. O indicador OEE enfatiza conceitualmente o mesmo objetivo perseguido pela mais alta hierarquia administrativa, revelando os reais problemas fabris aos olhos dos diretores, os quais assim podem propor estratégias diferentes para incentivar a melhoria contínua ao longo do fluxo produtivo. Sem a aprovação da alta-gerência, não é possível continuar com o projeto, mesmo que aconteça aprovação do projeto junto aos vários setores vinculados a produção, como líderes, processistas ou supervisores produtivos. Na apresentação do projeto deve-se possuir linguajar claro, enfatizando números e dados que justifiquem a implantação e também um cronograma das atividades a serem tomadas após a aprovação do mesmo. Para a coleta de informações sobre OEE foram visitadas várias empresas com processos similares aos encontrados na companhia, com isso pode-se demonstrar a evolução dos processos com uso do indicador nas máquinas, como exemplo, a empresa “X” no momento da implantação do monitoramento dos equipamentos possuía aproximadamente OEE no valor de 45%. Após 3 anos, esta mesma empresa estava alcançando 68% no OEE, com nítidos ganhos de produtividade e desenvolvendo estratégias para minimizar perdas por paradas não- planejadas de máquinas, como TPM e criação de grupos de melhorias contínuas. Após a apresentação dos dados à alta-gerência e aprovação do projeto, pode-se iniciar a análise da cadeia produtiva. A empresa possui um mix de produtos que alcançam aproximadamente 50 itens, e para auxiliar na escolha de qual cadeia produtiva escolher utilizou-se a ferramenta de gestão “Curva ABC”. Segundo Fusco (2005), a curva ABC é um modelo gráfico que possibilita a ordenação de itens 2º Seminário de Tecnologia, Inovação e Sustentabilidade - 27 a 29 de Novembro de 2013 - Joinville – SC mediante suas importâncias relativas e serve como instrumento visual de análise e determinação de prioridades para efeito de tomada de decisões. Primeiramente foram adquiridas as demandas mensais de todos os produtos da companhia, os quais necessariamente sofrem aplicação de processos produtivos, no ano de 2012. Na figura 02 é traçado um gráfico cartesiano onde ao longo do eixo “X” foram divididos os produtos em três grupos de acordo com a demanda. O eixo “Y” identifica a porcentagem do total da demanda média mensal que o produto correlacionado absorve, com isso pode-se facilmente visualizar que com o uso desta ferramenta foi possível delinear de acordo com a demanda dos produtos qual seria o foco da implantação do projeto piloto, neste caso, os produtos na região “A” da curva ABC, que correspondem a aproximadamente 80% da demanda mensal de peças produzidas na indústria. Figura 02 – Curva ABC. 0 80% 95% 100% 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 Produtos A Produtos B Produtos C Fonte: O autor. Dentro desta família da região “A” consegue-se visualizar um ponto de convergência ao longo do fluxo produtivo, a linha de conformação, onde são formadas por diferentes prensas, desde excêntricas à hidráulicas, com divergentes capacidades de processo, como 15 toneladas à 400 toneladas. Comesta visão do fluxo, foi possível determinar os recursos gargalos já mencionados conceitualmente através de Corrêa & Gianesi (2007), os quais são duas prensas, uma excêntrica (máquina A) e outra hidráulica (máquina B), com capacidades, respectivamente, de 45 toneladas e 400 toneladas. Após a definição dos equipamentos pilotos, estudou-se a melhor arquitetura de rede industrial, tão quanto, a instrumentação necessária para atender o objetivo de monitorar os equipamentos em tempo real, a qual deve suportar e garantir a transmissão de dados de forma rápida e segura. 2º Seminário de Tecnologia, Inovação e Sustentabilidade - 27 a 29 de Novembro de 2013 - Joinville – SC 2.6 Análise da arquitetura de rede industrial É fácil encontrar uma grande quantidade de tecnologias que possibilitam a integração do chão-de-fábrica com a área administrativa, com isso, existe a chance de acontecer equívocos na escolha de quais soluções de automação e controle aplicarem, devendo nestas situações estudar minuciosamente cada aspecto tecnológico do projeto. Conforme menção de Favaretto (2001), o objetivo deste trabalho é prover um monitoramento que forneça informações de forma rápida e confiável, o qual pode ser um grande diferencial para manter a competitividade das empresas de manufatura. A arquitetura de rede industrial é dividida através de Moraes e Castrucci (2007) em cinco níveis que formam uma pirâmide, representando as diferentes camadas de atuação dos equipamentos e dispositivos ao longo do fluxo de informação: Nível 1: é o nível das máquinas; Nível 2: é o nível dos controladores digitais, dinâmicos e lógicos; Nível 3: permite o controle do processo produtivo da planta; Nível 4: responsável pela programação e planejamento da produção; Nível 5: responsável pela administração dos recursos da fábrica. Na figura 03 é possível identificar os diferentes níveis que formam a arquitetura da rede industrial. Figura 03 – Pirâmide de Automação. Fonte: Moraes e Castrucci (2007). 2º Seminário de Tecnologia, Inovação e Sustentabilidade - 27 a 29 de Novembro de 2013 - Joinville – SC A situação atual da empresa referente ao monitoramento dos equipamentos e registro das ordens de produção é similar ao modelo apresentado por Favaretto (2001), mostrado na figura 04, onde o controle da produção e as informações necessárias para começar a produzir são oriundos de ordens de fabricação com apontamentos manuais, estes sendo efetuados por terminais ao longo do chão-de-fábrica pelos próprios operadores, os quais saem temporariamente dos seus postos de trabalho para informar remotamente aos softwares controladores de produção o que está sendo realizado. Além disso, estes terminais não são dispostos na quantia suficiente para cada máquina, ficando espalhados em pontos diversos e estratégicos. Figura 04 – Ciclo de Geração de Dados de Chão-de-fábrica. Fonte: Favaretto (2001). Com este sistema de apontamento manual não é possível obter em tempo real os dados referentes à produção dos equipamentos, pois a sequência do fluxo destes números é a alimentação do ERP (Enterprise Resources Planning – Sistemas de Planejamento das Necessidades Empresariais) da empresa, sendo esta ferramenta utilizada para tomadas de decisões que serão baseadas em números irreais não retratando a imagem concreta da situação das operações, não podendo assim ter um panorama de quais são os reais problemas impactantes na produtividade. 2º Seminário de Tecnologia, Inovação e Sustentabilidade - 27 a 29 de Novembro de 2013 - Joinville – SC Outra situação encontrada no processo atual utilizado pela empresa é que através da inserção manual dos dados de produção, a emissão de relatórios é complexa e muitas vezes incompleta pelo ERP, causando um empecilho para a integração das informações e credibilidade dos números, impactando no uso do OEE. Baseando-se na pirâmide de automação de Moraes e Castrucci (2007) a empresa não consegue obter a integração dos níveis, utilizando diversos meios de transmissão de dados nos instrumentos no nível 1, para os níveis superiores e, ao alcançar o nível de gerenciamento de planta (nível 4) as informações são offline, alimentados de forma irreal, interferindo nas decisões estratégicas da empresa. Com intuito de exemplificar a estrutura da rede na empresa, um dos principais pontos que definem o funcionamento e características da transmissão dos dados é a topologia. Conforme RATHA (s.d.) a topologia de rede basicamente se define como a forma em que todos os sistemas de rede estão interconectados fisicamente ou logicamente. A configuração da topologia da rede atual pode ser ilustrada através da figura 05, onde são mostrados os terminais ou microprocessadores espalhados pela fábrica que são conectados através de cabeamento CAT 5, do tipo STP(shielded twisted pair - par trançado blindado) o qual é um cabo de par trançado muito utilizado no meio fabril devido a característica de isolamento referente a interferência externa como a eletromagnética, possibilitando a garantia da transmissão de dados pela rede até os roteadores. Com o uso do CAT 5, é proporcionado um tráfego de 100 Mbps até a distância de 100 metros, justificando a utilização de roteadores para a comunicação entre redes e transmissão dos dados com diferentes protocolos. Os roteadores estão estruturados em conjuntos independentes, separados por unidades fabris, isto é, cada uma das plantas da indústria possui um rack com roteadores que recebem os dados dos microprocessadores daquela respectiva planta, totalizando 3 unidades diferenciadas de produção: Rack 01 – Fábrica 01; Rack 02 – Fábrica 02; Rack 03 – Fábrica 03. Na transmissão dos dados dos racks fabris ao rack principal, é utilizada fibra óptica como meio físico, devido à distância entre ambos ser maior do que 100 metros e também o grande volume de tráfego de dados alcançando a velocidade de 1 Gbps. Através do rack principal até o servidor, é aplicado o cabo CAT 6 que suporta a velocidade de transmissão de dados com aproximadamente 10 Gbps. 2º Seminário de Tecnologia, Inovação e Sustentabilidade - 27 a 29 de Novembro de 2013 - Joinville – SC A transmissão de dados utiliza a rede ethernet industrial em toda a sua topologia, sendo que do servidor às estações ou computadores há a comunicação dos dados com estações classificadas como: Engenharia, Operação, Manutenção, ERP, Supervisão, Vendas e outros. É importante mencionar a origem da ethernet industrial para permitir a compreensão da aplicação dela na fábrica com suas características. Segundo Faustino (2005), no início dos anos 80, um consórcio entre Xerox, Intel e DEC (três grandes empresas na área de processamento de dados) definia a rede Ethernet. Ao longo dos anos seguintes, esta rede iria evoluir e se tornar o padrão de fato para comunicação de dados entre computadores nas áreas administrativas das empresas. A troca de informações entre o chão-de-fábrica e os níveis gerenciais não existia devido aos diferentes protocolos utilizados, mas com a evolução e a busca por integração dos dados para o gerenciamento das informações, provocaram uma corrida no desenvolvimento de redes industriais para aumentar a eficiência, flexibilidade e qualidade. Com isso, criou-se a ethernet industrial, sendo um único padrão de rede interligando todos os níveis da cadeia de suprimentos, desde o chão-de-fábrica até níveis gerenciais como departamento de vendas, compras e engenharia. Para o sucesso deste padrão, os diferentes protocolos usados ao longo da cadeia de suprimentos e chão-de-fábrica tiveram que adaptar uma interfaceúnica capaz de comunicar dados pela rede ethernet industrial. Figura 05 – Topologia de Rede Atual. Fonte: O autor. 2º Seminário de Tecnologia, Inovação e Sustentabilidade - 27 a 29 de Novembro de 2013 - Joinville – SC 2.7 Implantação máquina-piloto Com a análise da arquitetura de rede industrial da empresa, surgem alternativas de topologia para implantar o sistema on-line de monitoramento dos equipamentos. Para montar a topologia necessária e iniciar o sistema de controle utilizando o indicador OEE nas duas máquinas escolhidas para o projeto piloto, foi solicitado o auxílio de uma empresa terceira com larga experiência na área e aplicações em diversas companhias. Com o objetivo de avaliar qual empresa possuía o melhor sistema para implantação nas máquinas, criou-se uma tabela (tabela 01) com características claras e objetivas do serviço a ser implantado, numerando pesos diferentes em cada um dos quesitos para assim facilitar e ponderar a decisão. Tabela 01 – Avaliação das empresas terceiras na aplicação OEE. Desenvolvido pelo próprio autor. 2º Seminário de Tecnologia, Inovação e Sustentabilidade - 27 a 29 de Novembro de 2013 - Joinville – SC Usando a tabela acima como ferramenta para a decisão, a empresa “A” foi escolhida à iniciar o projeto piloto nas duas máquinas, devido as características abaixo: - possibilidade de customização do sistema de acordo com o perfil da companhia, sem um custo adicional para isso, consequentemente possui uma maior flexibilidade na caracterização dos dados, sem a necessidade de comprar pacotes prontos de ferramentas para monitoramento on-line dos equipamentos; - maior facilidade de ampliação do sistema para outras áreas, como alimentação de dados on-line do chão-de-fábrica aos setores de manutenção e ao ERP; - experiência e vivência na implantação de sistemas similares aos buscados pela companhia; - sistema prático de montagem e instalação dos dispositivos ao longo do sistema, com custo acessível à empresa; - praticidade na visualização dos dados de operação dos equipamentos, com uma interface fácil de operar e acessar. O sistema a ser implantado nos dois equipamentos segue a topologia de rede ilustrada na figura 06. Figura 06– Topologia de Rede: Projeto Piloto. Fonte: O autor. 2º Seminário de Tecnologia, Inovação e Sustentabilidade - 27 a 29 de Novembro de 2013 - Joinville – SC Para a captação dos dados das prensas, conecta-se a saída digital do CLP (Controlador Lógico Programável) de controle do funcionamento e acionamento dos atuadores hidráulicos, para assim obter a informação pertinente à ação da máquina ao efetuar o processo. O sinal desta saída digital é ligado a interface de automação através de uma entrada pré-estabelecida, sendo obrigatoriamente este sinal recebido oriundo do ciclo de produção. Seguem-se algumas características dos sinais de entrada na interface como níveis de tensão entre 5 a 24 Volts DC (Direct Current – Corrente Direta) e sinais ativos em nível alto PNP (Positivo-Negativo- Positivo), para assim detectar os inputs digitais. Este sinal de entrada na interface de automação é a principal para monitoramento do funcionamento da prensa, pois indica o ciclo de produção do equipamento. Outras entradas na interface de automação podem ser usadas para detectar vários outros indicadores produtivos, como: parada de máquina indefinida, bloquear a operação quando não houver por um tempo determinado o sinal de ciclo de produção e sinalizar a máquina parada ou em acerto. A interface de automação é instalada no próprio gabinete da prensa. A saída dos dados da interface de automação alimenta através de um cabo de comunicação CAT 6, o terminal de apontamento. A troca de dados entre estes dois dispositivos utiliza portas seriais RS 232, padrão serial de transmissão de dados binários, devido a grande imunidade à ruídos e também aplicação de pequeno alcance. O terminal de apontamento permite ao operador da máquina informar ao sistema de monitoramento qual item será produzido, com a identificação do responsável pela operação, tão como qualquer motivo de paradas de máquinas ou problemas relacionados à qualidade dos itens produtivos ou performance do equipamento. Este sistema possibilita a digitação on-line das informações do chão- de-fábrica, alimentando com dados o sistema de monitoramento. Devido à riscos de queda de energia ou falha no provedor de acesso, o terminal de apontamento possui sistema de proteção com fonte de alimentação de energia privativa, um “no break”. Como o operador necessita digitar os motivos das paradas dos equipamentos e tão como, refugos no terminal de apontamento, criaram-se quadros (quadro 04 e 05) com a numeração dos eventos que englobam todas as situações 2º Seminário de Tecnologia, Inovação e Sustentabilidade - 27 a 29 de Novembro de 2013 - Joinville – SC encontradas na operação de prensas, desde a manutenção preventiva até os setups ou ajustes de ferramentas. Quadro 04 – Motivos de Refugo. Código Motivo de Refugo 01 Regulagem da Máquina 02 Problemas do Fornecedor 03 Falha da Máquina 04 Falha do Operador 05 Quebra da Ferramenta 06 Material Não Especificado 07 Engenharia Fonte: O autor. Alguns dos eventos listados possuem explicação nítida pelas próprias descrições, porém o código “102 – Ajuste Operacional”, no motivo de parada, é relacionado à alguma mudança nas variáveis de funcionamento da prensa, com a parada momentânea do equipamento pelo operador, para assim modificar velocidade, força e limite máximo inferior do martelo de prensagem, cujas modificações interferem na performance no equipamento, contribuindo para prejudicar o indicador OEE nos cálculos posteriores. Já no código “150 – Parada Programada pela Direção” exemplifica-se com a parada do equipamento devido à algum tipo de pronunciamento, palestra ou reuniões da CIPA (Comissão Interna de Prevenção de Acidentes), previamente aprovadas pela Direção. Quadro 05 – Motivos de Paradas. Código Evento 100 Falta de Energia 102 Ajuste Operacional 110 Falta de Material em Processo 120 Falta de Operador 130 Falta de Ar comprimido 140 Manutenção Mecânica 141 Manutenção Elétrica 150 Parada Programada pela Direção 160 Quebra de Ferramenta 2º Seminário de Tecnologia, Inovação e Sustentabilidade - 27 a 29 de Novembro de 2013 - Joinville – SC 170 Qualidade do Material Fornecedor 180 Abastecimento 190 Transferência de Operador 200 Troca de Ordens de Fabricação 210 Falta de Empilhadeira 220 Intervalo 230 Teste Protótipo 240 Limpeza e Organização Fonte: O autor. Todos estes dados relacionados a produção on-line, como: itens a serem produzidos; identificação do operador; motivo das paradas de máquina, número da ordem de fabricação e código da ferramenta usada na operação, são inseridos em um banco de dados instalado no servidor da empresa, o qual recebe os sinais dos terminais de apontamento, com ligação de rede Ethernet, com cabo CAT 6. Este banco de dados armazena os eventos/códigos operacionais e também os ciclos de produção das prensas. Estas informações localizadas no banco de dados no servidor da empresa são utilizadas para a criação de relatórios de produção, apresentando os principais indicadores de desempenho, como porcentagem da ordem de produção cumprida, com foco sempre no OEE. Também é possível montar gráficos de pareto com os motivos das paradas e quantidades de refugos, delimitando o período de análise, sendo dias, horas ou meses, na abrangência que convir. Este banco de dados possui uma ferramenta de cálculocom base nas definições do OEE, possibilitando a visualização on-line do indicador na produção. Para facilitar a visualização e interpretação dos dados on-line de funcionamento das máquinas, criaram-se ícones correspondentes aos equipamentos monitorados, os quais recebem cores diferentes de acordo com o valor do indicador OEE, apresentados em uma tela de apresentação. Conforme Nakajima (1988) um valor ideal de OEE deve girar em torno de 85%, ou seja, o valor relacionado à multiplicação dos fatores performance, qualidade e disponibilidade. Este valor ideal ainda é utilizado como referência de “classe global” pelas empresas. Considerando o OEE acima de 85%, os ícones referentes à máquina recebem a cor verde. Entre 65 e 85% do OEE, utiliza-se a cor amarela e abaixo de 65% a cor vermelha. Todos os valores mencionados com suas respectivas cores foram anteriormente aprovados 2º Seminário de Tecnologia, Inovação e Sustentabilidade - 27 a 29 de Novembro de 2013 - Joinville – SC pela Direção. As telas de apresentação poderão ser visualizadas em qualquer monitor da fábrica, preferencialmente instaladas nos monitores do Gerente de Produção, Gestor Fabril, Supervisor Fabril e Técnico de Monitoramento vinculado ao departamento PPCP (Programação, Planejamento e Controle da Produção). Através do banco de dados on-line no servidor é possível transmitir e alimentar com informação o ERP da empresa, o qual emitirá ordens de fabricação diretamente aos terminais, sem a necessidade de emitir ordens físicas (papel) e a execução manual do apontamento pelo operador, aumentando a confiabilidade e agilidade no sistema de apontamento. Como os tempos de ciclo de fabricação são calculados e postados no sistema ERP, com a instalação da comunicação ERP/software abre a oportunidade de corrigir distorções desta variável, pois possibilita a comparação do que está sendo realizado em tempo real e o tempo calculado previamente. A análise de aplicação deste sistema de monitoramento abrange inicialmente o funcionamento das máquinas, mas permite também a vinculação das informações encontradas no banco de dados para emitir automaticamente ordens de manutenção ao setor respectivo possibilitando um menor espaço de tempo para solucionar o problema, tão quanto a criação de ações de manutenção preventiva de acordo com o controle de operações efetuadas por determinada ferramenta. 3. CONCLUSÃO Este trabalho trouxe os conceitos de um indicador da eficiência de equipamentos OEE, desde a sua origem, para serem aplicados em máquinas estabelecidas com critérios objetivos e claros, no intuito de monitorar em tempo real o funcionamento e operação de equipamentos industriais. Com isso, pode-se criar uma arquitetura de rede industrial provendo com informações precisas os eventos que englobam o processamento de qualquer item produtivo. A empresa utilizar os conceitos de OEE como ferramenta de produção, padroniza o indicador de eficiência global, trazendo vantagens de interpretação destes indicadores a todos os envolvidos, fazendo que todos tenham familiaridade com os mesmos. Todos os dispositivos consequentemente utilizados para monitoramentos dos dados falam a mesma língua, em todos os níveis, para a informação ser dinâmica e colaborativa, e os resultados serem imediatamente visíveis à Alta Gerência. 2º Seminário de Tecnologia, Inovação e Sustentabilidade - 27 a 29 de Novembro de 2013 - Joinville – SC As etapas de implantação apresentadas ao longo do trabalho podem ser utilizadas na implantação de sistemas de monitoramento da eficiência global dos equipamentos de qualquer tipo de equipamento ou empresa, não havendo uma limitação ressaltante à aplicação dos conceitos e práticas mostradas. 4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CORRÊA, H.L; GIANESI, I.G.N. Just in time, MRP II e OPT. Atlas: São Paulo, 2007. FAUSTINO, M. R. Norma IEC 61131-3: aspectos históricos, técnicos e um exemplo de aplicação. 2005. Dissertação (Mestrado em Engenharia) – Escola Politécnica da Universidade de São Paulo – São Paulo, 2005. FAVARETTO, F. Uma contribuição ao processo de gestão da produção pelo uso da coleta automática de dados de chão de fábrica. 2001. Tese (Doutorado) - Faculdade de Engenharia Mecânica, Universidade de São Paulo - São Carlos, 2001. FUSCO, J. P. A. Tópicos emergentes em engenharia de produção. v. 3. São Paulo: Arte e Ciência, 2005. GARZA-REYES, J.A. An investigation of OEE and development of the improved measures of performance OEE and ORE for manufacturing process management. 2008. Thesis (PhD) - Manchester Business School, The University of Manchester - Manchester, 2008. HANSEN, R.C. Eficácia global dos equipamentos. 1ª ed. Porto Alegre: Artmed, 2006. JONSSON, P.; LESSHAMMAR, M.. Evaluation and improvement of manufacturing performance measurement systems – the role of OEE. International Journal of Operations & Production Management, Gothenburg, Suécia, v.19, n.1, p. 55-78. 1999. 2º Seminário de Tecnologia, Inovação e Sustentabilidade - 27 a 29 de Novembro de 2013 - Joinville – SC LEAN ENTERPRISE INSTITUTE. Léxico lean: glossário ilustrado para praticantes do pensamento lean. Edição de Chet Marchwinski e John Shook. Tradução de Adriana C. C. Maciel. São Paulo: Lean Institute Brasil, 2003. LIKER, J. K. O modelo Toyota: 14 princípios de gestão do maior fabricante do mundo. Tradução de Lene Belon Ribeiro. Porto Alegre: Bookman, 2004. LJUNGBERG, O. Measurement of overall equipment effectiveness as a basis for TPM activities. International Journal of Operations and Production Management. Gothenburg, Suécia, v. 18, n. 5, p. 495-507, 1998. MARTINS, P. G.; LAUGENI, F. P. Administração da produção. São Paulo: Editora Saraiva, 2005. MOELLMANN, A.H. et al. Aplicação da teoria das restrições e do indicador de eficiência global do equipamento para melhoria de produtividade em uma linha de fabricação. Revista Gestão Industrial, Brasil, v.2, n.1, p.89-105, jan./mar. 2006. MORAES, C. C.; CASTRUCCI, P. D. L. Engenharia de automação industrial. Rio de Janeiro: LTC, 2007. NAKAJIMA, S. An introduction to TPM. Productivity Press. Portland: OR, 1988. RATHA, B. Network: types and topologies. School of Library and Information Science. Devi Ahilya University: Indore, s.d. ¹ Pós graduando em Engenharia Mecatrônica – faustoz@hotmail.com 2 Mestre em Engenharia de processos – geovane.vieira@sc.senai.br EVALUATION OF OVERALL EQUIPMENT EFFICIENCY (OEE) INDICATOR OF AN EQUIPMENT WITH THE USE OF A MONITORING SYSTEM FOR REAL TIME DATA Abstract This work aims to demonstrate the application of the Overall Equipment Efficiency (OEE) indicator in industry, applying a system of real-time monitoring of the data manufacturing, modifying it to the network topology in current industrial company studied. Primarily, discourse about the concepts underlying the OEE indicator, with all its variables, showing the structure used for the adaptation of the monitoring equipment of machines. Posteriorly is reported in details the procedures in coordinating the project, from the presentations to senior management to justify the choice of equipment, involving several areas of expertise in project management and processes, such as TPM (Total Productive Maintenance). This project also shows the various situations of the net industrial topology and current industrial new concept of topology to be applied to provide the implementation of real-time monitoring of the functioning of machines chosen. Finally, we seek to show the importance of accurate data using a global indicator of efficiencyto ensure the survival of the company to increase productivity and decrease operating costs. Adopts, in this writing, technical literature and exploratory research. Keywords: OEE Indicator. TPM. Net Industrial Topology. GEOVANE VIEIRA Celular: (47) 8417-8542 Residencial: (47) 3473-7414 geovane.vieira@sc.senai.br gvieira@mexichem.com.br Casado Mestre em Engenharia de Processos, UNIVILLE, Especialista em Engenharia de Automação, SOCIESC, Tecnólogo em Processos Industriais com Habilitação em eletromecânica, UNIVILLE/SENAI. Professor Especialista de Ensino do Núcleo de Automação e Mecatrônica do Senai, Joinville. Atualmente leciona diversas disciplinas para os Cursos Superiores de Tecnologia em Mecatrônica Industrial, Redes de Computadores e Fabricação Mecânica e também para os cursos técnicos em Automação Industrial e Mecatrônica. A mais de 10 anos, também exerce a função Especialista de Manutenção na Empresa Mexichem Brasil, desenvolvendo e gerenciando diversos projetos de melhorias de processos de Extrusão, Injeção e Sopro. Atua fortemente em projetos de adequação de equipamentos as normas NR 10 e NR12. FAUSTO ESTEVÃO ZANATTA Celular: (47) 91636364 fausto@fischer.com.br faustoz@hotmail.com Casado Pós graduando em Mecatrônica Industrial pela Faculdade de Tecnologia SENAI Joinville – FATEC, SC. Engenheiro Mecânico com habilitação em Produção, Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC/ SC. Professor da Uniasselvi/Assevim, Campus Brusque, SC, para o curso de graduação em Administração com ênfases em cinco áreas distintas (Marketing, Recursos Humanos, Logística, Comércio Exterior e Finanças), lecionando disciplinas como “Administração da Produção” e “Gestão de Processos e Inovação”. Trabalho a mais de 6 anos na área de coordenação de projetos especiais na empresa Irmãos Fischer S/A, desenvolvendo projetos de implantação de novas linhas produtivas, expansões fabris ou equipamentos com alto requinte tecnológico. Durante a universidade, trabalhei 2 anos no Laboratório de Materiais – Labmat nas áreas de caracterização de materiais e análise de falhas, também participante do Grupo de estudos focados no Sistema Lean Manufacturing (Glean) desenvolvendo projetos voltados ao tema mencionado.
Compartilhar