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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS Programa de Pós-Graduação M. Eng. Em Engenharia da Qualidade OF3 - NILTON TEIXEIRA MELHORIA DA QUALIDADE DE PRODUTOS Belo Horizonte 2016 PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS Programa de Pós-Graduação M. Eng. Em Engenharia da Qualidade OF3 2 NILTON TEIXEIRA MELHORIA DA QUALIDADE DE PRODUTOS Trabalho apresentado ao Programa de Pós- Graduação Master em Engenharia da Qualidade OF3, da Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, como requisito avaliativo (exame especial) da. Disciplina Confiabilidade e Mantenabilidade Ministrada pelo Professor Marcio Jose Coutinho. Belo Horizonte 2016 PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS Programa de Pós-Graduação M. Eng. Em Engenharia da Qualidade OF3 3 Sumário 1. Introdução ....................................................................................................................... 4 2. Oportunidades para aumento da Confiabilidade e Mantenabilidade de produto ................ 6 3. Conclusão........................................................................................................................ 9 4. Referências bibliográficas...............................................................................................10 PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS Programa de Pós-Graduação M. Eng. Em Engenharia da Qualidade OF3 4 1. Introdução O projeto de produtos hoje exige a inclusão de características de mantenabilidade para facilitar as atividades de manutenção e, com isto, reduzir o tempo de intervenção para reparo, custo do ciclo de vida e melhoramento da disponibilidade e regularidade operacional. A disponibilidade e um indicador chave de produção, por este motivo deve-se ter uma atenção na fase de projeto buscando oportunidades para o aumento da confiabilidade e/ou mantenabilidade do produto para um maior aproveitamento deste indicador. Disponibilidade é um conceito que pode estar associado ao tempo real de desempenho de uma atividade em relação ao tempo ideal. O tempo aqui pode estar transposto em número de ciclos, produção, ou outro referencial de medida. A disponibilidade tem relação direta com a confiabilidade e a mantenabilidade, isto porque a confiabilidade é a probabilidade de um item poder desempenhar uma função requerida, sob dadas condições, durante um dado intervalo de tempo (NBR 5462, 1994), e a mantenabilidade é a probabilidade de uma dada ação de manutenção efetiva, para um item sob dadas condições de uso, poder ser efetuada dentro de um intervalo de tempo determinado, quando a manutenção é feita sob condições estabelecidas e usando procedimentos e recursos prescritos. (NBR 5462, 1994). A incorporação dos atributos de confiabilidade e de mantenabilidade a um produto na fase do projeto é possível, ou melhor, é facilitada se o projetista dispor das informações requeridas para considerar estes atributos, nas diferentes fases do desenvolvimento do produto. Atualmente, qualquer estudo para projetar um produto não pode resumir-se somente ao desempenho de sua função, principalmente quando se deseja buscar um nível de competitividade nacional e internacional. Produtos ou sistemas com rápida restauração de sua função após a ocorrência de uma falha, baixo custo de manutenção e maior disponibilidade durante o ciclo de vida útil são fortemente requeridos numa época em que o uso de recursos ambientais e monetários deve ser cuidadosamente ponderado. Para obter moderação nos gastos de recursos monetários deve-se pensar não somente no baixo custo de aquisição do produto a ser projetado, mas também na forma de mantê-lo. No caso de grandes sistemas técnicos, o custo acumulado de manutenção durante o ciclo de vida do produto pode chegar a ser igual ao custo de aquisição. Estes custos de manutenção no ciclo de vida podem ser diminuídos se ações de mantenabilidade forem consideradas no projeto do produto. PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS Programa de Pós-Graduação M. Eng. Em Engenharia da Qualidade OF3 5 O investimento feito nas fases iniciais de projeto conceitual e preliminar é relativamente pequeno, mas influenciam enormemente na fase de utilização do sistema, onde se concentram os custos maiores com manutenção e suporte logístico. Assim, 60 a 70% dos custos totais do ciclo de vida estão relacionados com as decisões tomadas até a fase preliminar do projeto. Figura 1. Comprometimento do custo do ciclo de vida A redução do custo com a manutenção de um produto a ser projetado é possível através da previsão de recursos de suporte e estratégias que diminuam o tempo para recolocação do produto na condição de tão bom quanto novo. A previsão de recursos de suporte está relacionada com ferramentas e dispositivos exigidos por técnicas de prevenção ou restauração do produto. Estratégias consistem em estabelecer prioridades na aplicação de manutenções em componentes que mantenham a função principal do sistema a ser projetado ou em componentes cuja falha expande seus efeitos para todos os demais itens do produto a ser projetado. A escolha de uma estratégia de manutenção a ser tomada já no processo de projeto direcionará as demais ações que ajudarão na utilização dos princípios e conceitos de confiabilidade e mantenabilidade. Para tanto, esta seleção pode basear-se em três principais estratégias de gerenciamento e análise de atividades de manutenção: Manutenção Centrada no Reparo, Manutenção para Produtividade Total (TPM – Total Productive Maintenance) e Manutenção Centrada na Confiabilidade (RCM – Reliability Centered Maintenance). Torna-se importante salientar que esses processos podem também ocorrer de forma integrada. PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS Programa de Pós-Graduação M. Eng. Em Engenharia da Qualidade OF3 6 A manutenção centrada no reparo é definida à medida que as falhas vão ocorrendo. Ou seja, as máquinas são projetadas e postas para trabalharem, ao falharem, buscam-se ações corretivas necessárias para fazer as máquinas voltarem ao estado de operação. A manutenção para produtividade total é um conceito originalmente desenvolvido pelos japoneses, dirigido inicialmente para o ambiente da manufatura com participação direta da produção. Visa maximizar a eficácia geral dos equipamentos e a eliminação das perdas de produção devido à deficiência dos equipamentos. O processo de gestão é top-down orientado para ciclo de vida com manutenção orientada para a produtividade. Isto é feito através da preservação e consequente prolongamento do período de vida entre falhas e da vida total do sistema. Focando a identificação das principais perdas de produção, por consequência, revelam-se os custos associados com a falta de uma apropriada manutenção para o sistema. A utilização desta estratégia de manutenção implica em que a maioria das ações de manutenção sejam executadas pelo próprio usuário, sem envolver tarefas mais especializadas como ajustes, diagnósticos, etc. A estratégia de Manutenção Centrada na Confiabilidade se baseia na definição de manutenção centrada na função principal, diminuindo ao máximo as ações de manutenção preventiva definida no tempo, a menos que isto seja para maior segurança, maior disponibilidade (confiabilidade), maior eficiência em controlar e preveniruma falha, buscando sempre menor custo. Esta gestão usa procedimentos como definição das funções primárias e secundárias de cada componente, análise das causas e efeitos dos modos de falha, e por último, aplicação de diagramas lógicos de decisão para determinar falhas ocultas e seleção de manutenções preventivas, controladas e corretivas. 2. Oportunidades para aumento da Confiabilidade e Mantenabilidade de produto O maior objetivo da Confiabilidade e Mantenabilidade pode ser expresso como características de projeto que permitam atividades de manutenção sem grandes dispêndios de tempo e custo, baixos recursos de suporte organizacional, mão de obra e apoio logístico e com o mínimo de impacto no meio ambiente. Os resultados destas características, podem ser medidas em função da freqüência de manutenção, tempos médios de serviço, previsibilidade do tempo de serviço, taxas de reparo, disponibilidade, qualidade do serviço, custo das atividades de manutenção, etc. As características ou indicadores de Confiabilidade e Mantenabilidade são fatores intrínsecos e extrínsecos em diferentes níveis do sistema de manutenção (produto, instalação, processo, organização, mão de obra, logística, etc.). PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS Programa de Pós-Graduação M. Eng. Em Engenharia da Qualidade OF3 7 Abaixo segue exemplos de situações encontradas durante a fase de projetos de produto que são oportunidades para o aumento da confiabilidade e/ou mantenabilidade do produto. - no produto/sistema: 1 Compatibilidade de vida útil física refere-se à condição dos componentes, que constituem o produto/sistema terem vida útil física aproximada entre si. Esta condição permite que na abertura do equipamento para uma atividade de manutenção, todos os componentes pertencentes ao mesmo subsistema em questão tenham um desgaste ou envelhecimento similar para permitir a substituição em bloco, evitando posteriores intervenções em pouco tempo. Todavia, esta característica considera a possibilidade de que o tempo de vida útil física de seus componentes seja igual ao tempo de vida útil física projetado para o produto/sistema. Esta última condição visa à não necessidade de manutenção, dando lugar à descartabilidade; 2. Padronização e intercambiabilidade indicam características dimensionais (formas e volumes), idênticas ou semelhantes, em componentes com atividade funcional igual ou similar (independente do fabricante), permitindo sua substituição ou intercambiabilidade, sem prévia adaptação. As normas ISO 9000 contribuem para satisfazer esta característica, favorecendo também a aquisição de componentes sobressalentes e redução de estoques; 3. Modularidade refere-se ao layout para a instalação dos componentes de forma setorizada, formando blocos definidos em conjuntos especializados pela função e/ou característica construtiva (transmissão, comando, mecânico, elétrico, etc.), permitindo a retirada/colocação do conjunto de componentes em blocos. Esta característica evita necessidades de desmontagem/ montagem individual dos componentes; 4. Pontos de teste para o diagnóstico indicam a existência de conexões de entradas- saídas em pontos estratégicos, através de plugs padronizados ou similares, para acoplamento-ligação de instrumentos de medida e/ou diagnóstico, visando monitorar parâmetros vitais de funcionamento. Segundo pesquisas (BLANCHARD et al., 1995, pág. 221), 60% das atividades de manutenção corretiva são gastas em atividades de diagnóstico e localização de falhas; 5. Monitoração refere-se à existência de sensores, instalados em componentes, de forma fixa e permanente, para medir variáveis representativas da condição funcional e/ou estrutural (vibração, temperatura, pressão, etc.), com o fim de detectar anormalidades (falhas latentes), que comprometam a continuidade funcional do sistema. Estas medições são feitas em tempo real, com o equipamento em funcionamento e carga; PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS Programa de Pós-Graduação M. Eng. Em Engenharia da Qualidade OF3 8 6. Autodiagnose trata da existência de programas especialistas de computador, capazes de diagnosticar possíveis falhas, através da análise de variáveis características de funcionamento (recebidas através de sensores em tempo real ou por coleta), indicando: localização, magnitude, causa, tempo remanescente de vida útil, etc. Esta análise é feita em tempo real de forma centralizada com o equipamento em funcionamento e carga ou quando solicitado, através da coleta dos parâmetros vitais no local que alimentam um microcomputador descentralizado; 7. Componentes redundantes indicam a existência de mais de um componente ou sistema para a mesma função, instalada em paralelo, de forma ativa (em funcionamento) ou stand by (reserva) capaz de substituir, de forma imediata, o componente associado com deficiência ou pane. Esta característica, além de aumentar a confiabilidade, melhora, também, a mantenabilidade, porque evita a necessidade de intervenção de manutenção imediata e imprevista; 8. Características de segurança avaliam a existência de características de projeto que eliminam ou reduzem a necessidade de precauções por parte do trabalhador, objetivando evitar acidentes na atividade de manutenção. Estas características aparecem na forma de proteções, alarmes, sistemas de desligamento automático, etc; 9. Tipo de fixação/ união referem-se ao tipo e forma de fixação dos componentes através de elementos de união como parafusos, pinos de encaixe com aplique elástico ou de um giro, elementos passantes com uma ou várias voltas, trava, excêntrico, etc. Esta característica é essencial nas atividades de desmontagem e montagem; 10. Características de ajustagem e calibragem tratam da necessidade de ajustes e/ou calibragem na montagem e controle funcional, tais como: alinhamento, posicionamento, estiramento/ tensionamento, calibragem de folgas e pressões, sincronismo, etc. Exemplo de componentes com guias ou marcas para o posicionamento rápido e preciso (autoposicionáveis). Esta característica influencia as atividades de desmontagem e montagem; 11. Simplicidade estrutural/ funcional avalia a simplicidade ou complexidade do sistema quanto ao número de componentes, relação ou dependência estrutural e/ou funcional entre os mesmos, exigência cognitiva da mão-dè-obra e variedade de categorias ou especialidades tratadas (mecânica, elétrica-eletrônica, hidráulica, etc.). Esta característica está relacionada com o tipo de tecnologia utilizada, habilidade e conhecimento da mão de obra, quantidade de informação a ser tratada e processada, extensão do campo visual utilizado, exigências de memorização, probabilidades de erros, quantidade de pessoas/recursos envolvidos, entre outras. Esta característica influencia a atividade de desmontagem/ montagem e diagnóstico de falhas; PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS Programa de Pós-Graduação M. Eng. Em Engenharia da Qualidade OF3 9 12. Acessibilidade e visibilidade avaliam a facilidade ou esforço de se chegar até um componente ou sistema com ferramentas convencionais e visualizá-lo para exercer sobre as mesmas atividades de manutenção. Esta característica pode ser um pré- requisito para satisfazer a característica de alcançabilidade e manejabilidade, além de ser um ponto importante para TPM. Influencia a atividade de desmontagem/montagem; 3. Conclusão O sistema de manutenção; deve possuir características de mantenabilidade em níveis adequados para assegurar que os esforços/recursos sejam mínimos na hora da manutenção, na obtenção de melhores resultados dos serviços realizados em termos de tempo, custo, qualidade, segurança e preservação do meio ambiente, entre outros.Observa-se que o estudo da mantenabilidade relaciona-se com características de projeto que buscam diminuir ou, se possível, eliminar a necessidade de manutenção em produtos/sistemas que apresentem viabilidade técnico-econômica. Acredita-se que a eliminação total da manutenção está distante de acontecer, mas será através da incorporação de performances de mantenabilidade no projeto de produtos e mais precisamente nos sistemas de manutenção, juntamente com a evolução tecnológica, que isto poderá acontecer no futuro, efetivando não só a “quebra zero”, como também, a “manutenção zero”. As tendências atuais são para diminuir o número de intervenções de manutenção durante o ciclo de vida útil do sistema, através de componentes com maiores tempos de ciclo de vida e da compatibilidade do tempo de vida e/ou descartabilidade, quando todos os componentes utilizados no produto possuem vida útil física igual ou próxima entre os mesmos. Sendo assim as oportunidades listas acima servem de base para se procurar um projeto de produto adequado as normas e as necessidades do momento econômico. PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS Programa de Pós-Graduação M. Eng. Em Engenharia da Qualidade OF3 10 4. Referências bibliográficas 1. Portal .Citisystems, Confiabilidade Operacional, Manutenção Industrial, Seis Sigma, http://www.citisystems.com.br/fmea-processo-analise-modos-falhas-efeitos, Acessado em 20/11/2016 2. Portal :www.qualitymark.com.br/manual-de-confiabilidade-mantenabilidade-e-disponibilidade acessado em 22/11/2016. 3. DOMINGUES R. MOREIRA, Uso da FMEA para Análise de Risco em Projeto, TCC Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2008 4. ALVAREZ, OMAR EMIR, Método para analise de características de projeto para Confiabilidade e Mantenabilidade; Tese de Doutorado – Universidade Federal de Santa Catarina, 2001, 4 Portal http://www.ebah.com.br/ - Análise de Projeto de Mantenabilidade Industrial - Série Ferramentas da Qualidade. ACESSADO EM 22/11/2016
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