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Centro Universitário do Distrito Federal – UDF Coordenação do Curso de Engenharia Mecânica Caio Fernandes Souza Paiva Davi Souza Santos Ribeiro Leonardo Rocha da Silva MANUTENÇÃO CENTRADA EM CONFIABILIDADE (MCC) APLICADA NA REDUÇÃO DE FALHAS DE UM ELEVADOR DE CANECAS Brasília 2019 ii Caio Fernandes Souza Paiva Davi Souza Santos Ribeiro Leonardo Rocha da Silva MANUTENÇÃO CENTRADA EM CONFIABILIDADE (MCC) APLICADA NA REDUÇÃO DE FALHAS DE UM ELEVADOR DE CANECAS Trabalho de conclusão de curso apresentado à Coordenação de Engenharia Mecânica do Centro Universitário do Distrito Federal - UDF, como requisito parcial para obtenção do grau de bacharel em Engenharia Mecânica. Orientador: Tiago de Bortoli Luciano. Brasília 2019 iii Caio Fernandes Souza Paiva Davi Souza Santos Ribeiro Leonardo Rocha da Silva MANUTENÇÃO CENTRADA EM CONFIABILIDADE (MCC) APLICADA NA REDUÇÃO DE FALHAS DE UM ELEVADOR DE CANECAS Trabalho de conclusão de curso apresentado à Coordenação de Engenharia Mecânica do Centro Universitário do Distrito Federal - UDF, como requisito parcial para obtenção do grau de bacharel em Engenharia Mecânica. Orientador: Tiago de Bortoli Luciano. Brasília, 25 de Novembro de 2019. Banca Examinadora _________________________________________ Tiago de Bortoli Luciano __________________________________________ Thiago Ferreira Gomes ___________________________________________ João Pedro Taborda Lottermann Nota: ______ iv RESUMO A manutenção, como função estratégica, é responsável por manter e aumentar a competitividade das empresas, desse modo é necessário o emprego das melhores práticas de gestão. Nesse sentido, a Manutenção Centrada em Confiabilidade – MCC tem se demonstrado uma boa escolha, visto que apresenta bons resultados. Dessa forma, o presente estudo tem como objetivo principal desenvolver um plano de manutenção focado em confiabilidade, para um transportador vertical, EL060A, conhecido como elevador de canecas, equipamento utilizado para transporte de grãos em uma indústria de grande porte. Com a aplicação dos indicadores da manutenção no histórico de paradas do equipamento, por meio do software ProConf 2000, se verificou o estado atual da manutenção, com a confiabilidade do período de 2016 a 2019 variando de 30,695 a 39,458%. Estes valores baixos justificam então a necessidade de um plano focado em aumentar a confiabilidade do equipamento. Diante disso, pela necessidade de se analisar os caminhos críticos das possíveis falhas que o equipamento apresentou, é desenvolvido um diagrama de Pareto que subsidiou o desenvolvimento da Análise de Modos de falhas e Efeitos - FMEA. Com a análise do FMEA foi possível descrever as possíveis falhas que o equipamento poderá vir a apresentar, algumas nem documentadas no histórico de paradas, e suas origens. Assim, com base no diagrama de Pareto e no FMEA foi possível elaborar o plano de manutenção focado em confiabilidade. Para o plano foram consideradas todos os tipos de manutenção, mas priorizadas as preventivas e incluídas algumas ações preditivas, como por exemplo, as análises de vibrações. Portanto, o objetivo principal do trabalho foi alcançado com sucesso, com uma previsão de 30% de redução de tempo não produtivo, no cenário menos otimista. Sugere-se ainda que, em estudos posteriores, seja analisado o aumento da confiabilidade do equipamento e consequentemente comprovada a efetividade do plano. Palavras-chave: MCC; Elevador de Canecas; FMEA; Plano de manutenção; Confiabilidade. v ABSTRACT In a strategic point of view, the maintenance is responsible for increase the competitiveness of the company and the application of the best management practices is necessary to achieve that goal. The Reliability Centered Maintenance – RCM method has been presenting favorable effects, been a good option for the industry. With this necessity in mind, the present study has the major goal to develop a maintenance plan focused in the RCM method for a bucket elevator used to movement soybeans in a large scale factory, identified as EL060A. Initially it was necessary to study the current situation of the maintenance of this equipment, by the application of the performance indicators in the fault history related to the period of 2016 to 2019. By inserting the data in the selected software, ProConf 2000, it was possible to identify that the reliability of the elevator varies between 30,695 a 39,458%, values that show the necessity to implement a maintenance plan focused in reliability improvement. This analysis was followed by the development of the Pareto chart and the Failure Mode and Effect Analysis – FMEA, both essential methods for the classification of the critical modes of failure of the components of the bucket elevator, as well as their possible causes and consequences. Then, with the establishment of the present situation of the maintenance and the study of the failure modes of the equipment, it was developed a maintenance plan, that indicates both preventive and predictive procedures. For future studies, the application of the plan can be evaluated and the reliability increase can be confirmed, considering that the reduction of the non-productive time is estimated in 30% in a pessimistic scenario. Key words: RCM; Bucket Elevator; FMEA; Maintenance Plan; Reliability. vi LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Evolução da manutenção. ......................................................................................... 4 Figura 2 - Investimento de manutenção na relação lucro x disponibilidade. ...................... 7 Figura 3 - Evolução das metodologias de manutenção. ...................................................... 10 Figura 4 - Comportamento da confiabilidade com (Tp) em horas. .................................... 13 Figura 5 - Gráfico da banheira e as fases de falhas. ............................................................ 17 Figura 6 - Elevador de canecas em vista a) frontal, b) lateral e c) isométrica. ................. 19 Figura 7 - Fluxograma referente ao elevador de canecas EL60A. ..................................... 27 Figura 8 - Distribuição de falhas nos anos de a) 2016, b) 2017, c) 2018 e d) 2019. ....... 33 Figura 9 - Diagrama de Pareto período total. ......................................................................... 35 Figura 10 - Diagrama de Pareto do ano de a) 2017 e b) 2018. ........................................... 36 vii LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Síntese das etapas de implantação da MCC. ...................................................... 9 Tabela 2 - Resultados dos indicadores. .................................................................................. 30 Tabela 3 - Resultados obtidos pela análise estatística dos tempos entre falhas. ........... 31 viii LISTA DE ABREVIATURAS ABNT Associação brasileira de normas técnicas ABRAMAN Associação brasileira de manutenção e gestão de ativos FAB Força aérea brasileira FAT Análise da árvore de falhas FMEA Análise de modos de falhas e efeitos FMECA Análise de criticidade e modo de efeito de falhas MCC Manutenção centrada em confiabilidade MTBF Tempo médio entre falhas MTTF Tempo médio para falha MTTR Tempo médio para reparo NASA National aeronautics and space administration RPM Rotações por minuto TBF Tempo entre falhas TTR Tempo até reparo ix LISTA DE SÍMBOLOS γ Fator de forma θ Fator de escala CP Capacidade média de transporte D Detecção F Frequência G Número de risco H Horas de máquina inutilizada M Meses de registro Mnt Quantidade de material não transportado Rt Confiabilidade total SSeveridade t Tempo até falha t10 Limite de tempo em que 10% das falhas ocorrem t50 Limite de tempo em que 50% das falhas ocorrem x SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................................................... 1 1.1 Objetivos ................................................................................................................................... 3 1.1.1 Geral ...................................................................................................................................... 3 1.1.2 Específicos .......................................................................................................................... 3 2 REFERENCIAL TEÓRICO ......................................................................................................................... 4 2.1 Manutenção .............................................................................................................................. 4 2.2 Tipos de Manutenção ............................................................................................................ 5 2.2.1 Manutenção Corretiva ....................................................................................................... 6 2.2.2 Manutenção Preventiva .................................................................................................... 6 2.2.3 Manutenção Preditiva ....................................................................................................... 7 2.3 Manutenção Centrada em Confiabilidade ........................................................................ 8 2.4 Indicadores de desempenho ............................................................................................. 10 2.4.1 MTBF ................................................................................................................................... 11 2.4.2 MTTR ................................................................................................................................... 11 2.4.3 Disponibilidade ................................................................................................................. 12 2.4.4 Confiabilidade ................................................................................................................... 12 2.5 FMEA - Análise de Modos de Falhas e Efeitos ............................................................. 13 2.6 Plano de manutenção .......................................................................................................... 14 2.7 Análise de dados .................................................................................................................. 15 2.7.1 Software ProConf 2000 ................................................................................................... 15 2.7.2 Distribuição Weibull ........................................................................................................ 16 2.7.3 Ferramentas de qualidade ............................................................................................. 17 2.8 Elevador de canecas ........................................................................................................... 18 2.8.1 Elevador de Canecas EL 060 A ..................................................................................... 19 2.9 Estudos Relacionados ........................................................................................................ 21 3 METODOLOGIA .................................................................................................................................. 25 3.1 Preparação do estudo e seleção do sistema ................................................................ 25 3.2 Coleta de informações ........................................................................................................ 27 3.3 Análise do estado atual da manutenção ........................................................................ 28 3.3.1 Análise dos indicadores de desempenho .................................................................. 28 3.3.2 Análise das falhas a partir do diagrama de Pareto ................................................. 28 3.4 Elaboração do FMEA - Análise de Modos de Falhas e Efeitos ................................. 29 3.5 Elaboração do plano de manutenção centrado em confiabilidade ......................... 29 xi 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES .............................................................................................................. 30 4.1 Análise preliminar ................................................................................................................ 30 4.1.1 Indicadores de manutenção .......................................................................................... 30 4.1.2 Análise do diagrama de Pareto .................................................................................... 34 4.2 FMEA- Análise de Modos de Falhas e Efeitos .............................................................. 36 4.3 Proposta de plano de manutenção .................................................................................. 38 4.3.1 Possível impacto financeiro .......................................................................................... 39 5 CONCLUSÃO ....................................................................................................................................... 40 6 TRABALHOS FUTUROS ....................................................................................................................... 42 REFERÊNCIAS .............................................................................................................................................. 43 APÊNDICE A – TEMPOS ATÉ FALHA E TEMPOS DE REPARO 2016 - 2019 .................................................. 47 APÊNDICE B – FUNÇÕES DE CONFIABILIDADE DOS ANOS 2016 - 2019 .................................................... 48 APÊNDICE C – GRÁFICOS DAS FUNÇÕES DE CONFIABILIDADE 2016 - 2019 .............................................. 49 APÊNDICE D – FMEA DO ELEVADOR DE CANECAS (EL060A) ..................................................................... 50 APÊNDICE E – ÍNDICES DE AVALIAÇÃO PARA FMEA ................................................................................. 58 APÊNDICE F – CLASSIFICAÇÃO DE FALHAS MAIS IMPORTANTES DO FMEA ............................................. 59 APÊNDICE G – PLANO DE MANUTENÇÃO PREVENTIVO ............................................................................ 61 APÊNDICE H – ÍNDICE DE PERIODICIDADE PARA O PLANO DE MANUTENÇÃO ........................................ 66 ANEXO 1 - LISTA DE EQUIPAMENTOS DO ELEVADOR DE CANECAS (EL060A) .......................................... 67 ANEXO 2 - HISTÓRICO DE MANUTENÇÃO DO ELEVADOR DE CANECAS (EL060A) ................................... 69 1 1 INTRODUÇÃO O ambiente globalizado atual exige que as empresas em busca de sua sobrevivência, desenvolvam novas habilidades e capacidade de inovar, efetuando melhorias contínuas junto à necessidade de equipamentos com melhores desempenhos visando custos competitivos. Portanto, a valorização do estudo da manutenção passou por importantes mudanças nas últimas décadas, impostas principalmente pelo aumento da competitividade e da necessidade de atualização dos processos da gestão da manutenção. Tovar (2017) observa que há uma necessidade de redução na probabilidade de falhas em equipamentos, sejam essas falhas que aumentem os custos associados aos produtos ou falhas que impliquem riscos à segurança. Ou seja, a busca crescente no aumento da confiabilidade. Da mesma forma, Figueiredo (2010) afirma: “o sucesso da empresa dependerá exclusivamente da eficácia com que a gestão da manutenção tratasuas atividades de manutenção”. Nesse cenário a manutenção deixou de ser vista como um custo e passou a ser uma função estratégica dentro do ambiente empresarial. Desse modo a manutenção é diretamente responsável pela maior disponibilidade e confiabilidade dos ativos. Pois o aumento do faturamento e do lucro estão relacionados com a diminuição das falhas, o aumento da demanda de serviços e da redução dos custos. Portanto, é necessário que a gestão da manutenção seja vista como uma possibilidade de se destacar frente ao mercado altamente competitivo (KARDEC E NASCIF ,2013; OTANI E MACHADO, 2008). Conforme descrito por Otani e Machado (2008) as empresas estão investindo em melhorias contínuas e buscando novas ferramentas e métodos para a gestão da manutenção. Em concordância a este fato, pode se observar no documento nacional de situação da manutenção do ano de 2013, disponibilizado pela ABRAMAN - Associação Brasileira de manutenção e gestão de ativos, que as empresas brasileiras disponibilizaram cerca de 4% do seu faturamento em custos relacionamos a manutenção. Ainda de acordo com a ABRAMAN (2013), com intuito de melhorar a qualidade da manutenção, a ferramenta 5S é utilizada por 23,26% das empresas, seguida pelo método da Manutenção Centrada na Confiabilidade – MCC, presente em 19,25% das empresas. 2 A principal preocupação da MCC é preservar a capacidade de funcionamento do equipamento, não sendo necessário o restabelecimento do equipamento a condição inicial. A MCC é entendida como uma evolução da gestão da manutenção, pois seu papel é a de reduzir custos, focando nas principais funções da manutenção e eliminando tarefas que não sejam estritamente necessárias. Kardec e Nascif (2013) afirmam que para se ter uma maior eficiência na MCC, deve-se fazer uso de ferramentas quantitativas como a FMEA (Análise de Modos de Falhas e Efeitos) e também dos indicadores da manutenção, como MTBF (Tempo médio entre falhas) e MTTR (Tempo médio para reparo), pois com essa visão qualitativa e quantitativa se complementando a tomada de decisão será mais precisa. Entre as ferramentas de gestão da manutenção se destaca o FMEA, tendo essa como objetivo principal demonstrar o efeito que uma falha pode gerar e minimizar a probabilidade da sua ocorrência. É um método analítico e padronizado que detecta e elimina problemas de forma sistêmica (MATOS e MILAN, 2009). Devido à necessidade que todos os ativos físicos de uma empresa tenham disponibilidade para desempenhar suas funções corretamente é indiscutível a importância de se estudar e aprimorar técnicas relacionadas com a gestão da manutenção. Nesse sentido, o presente trabalho tem o intuito de apresentar, em forma de revisão bibliográfica, conceitos e princípios fundamentais sobre o método MCC e ainda desenvolver uma versão com foco de minimizar gastos e evitar falhas de um elevador de canecas, assim, aumentando a disponibilidade do ativo. O elevador de canecas é um equipamento utilizado para o transporte vertical de granulados a uma altura desejada, suficiente para distribuir os grãos conforme a finalidade, sendo que mesmo pode ser fabricado de diversas formas, de acordo com as características do material transportado (KEPLER WEBER, 2010). O equipamento foi escolhido pela importância que representa no processo produtivo das fábricas que o utilizam. Tendo como parâmetro uma empresa de agronegócios, temos um equipamento de grau 1 de criticidade, com exigência de disponibilidade e confiabilidade muito grande, sendo insubstituível e causando a parada total da planta quando este vem a falhar, gerando um prejuízo vultuoso. 3 Portanto o presente trabalho justifica-se pela alta exigência relacionada a disponibilidade e confiabilidade de funcionamento de um equipamento deste porte. Logo, é necessário que crie e aprimore-se modelos de gestão da manutenção com o intuito de diminuir e evitar as falhas, pois assim não haverá paradas da produção que não sejam planejadas. 1.1 Objetivos 1.1.1 Geral Desenvolver um plano de Manutenção Centrada em Confiabilidade para um elevador de canecas, com base em modelos já existentes e dados de empresas, adaptado para a redução e prevenção de falhas em sistemas industriais. 1.1.2 Específicos ● Analisar quantitativamente o histórico de manutenção de um elevador de canecas, referente ao período de 2016-2019; ● Avaliar a situação do equipamento da empresa a partir da aplicação dos indicadores MTBF, MTTR, Disponibilidade e Confiabilidade; ● Compreender as falhas do equipamento a partir da aplicação do diagrama de Pareto e da matriz FMEA – Análise de Modos de Falhas e Efeitos. 4 2 REFERENCIAL TEÓRICO 2.1 Manutenção Conforme Dohi et al. (2011) sistemas industriais sofrem deterioração em consequência da sua utilização e seu ciclo de vida, acarretando custos de produção, reduzindo a qualidade e possibilitando a ocorrência de acidentes, tornando assim uma política de manutenção fundamental para mitigar esses problemas. A função manutenção surgiu concomitante a mecanização da indústria, no final do século XIX, realizada pelo próprio pessoal da produção, de forma desorganizada e com importância secundária, subordinada a produção. Somente com a primeira guerra mundial, devido a implantação da produção em série instituída por Ford, observou-se a necessidade de uma manutenção mais elaborada, embora com foco apenas em corretiva. A manutenção preventiva só surge com a segunda grande guerra, em decorrência da necessidade de se produzir com maior velocidade. Após a guerra foi introduzido o conceito de engenharia de manutenção, focado em planejar a manutenção preventiva e efetuar a análise da causa e efeito de falhas. Somente após os anos 60, com o desenvolvimento da engenharia, que se começou a pensar em manutenção baseada na condição, comumente chamada de manutenção preditiva (ZAIONS, 2003). Figura 1 - Evolução da manutenção. Fonte: adaptado de Zaions, 2003. Segundo a NBR 5462 (ABNT 1994), manutenção é definida como a “Combinação de todas as ações técnicas e administrativas, incluindo as de supervisão, destinadas a 5 manter ou recolocar um item em um estado no qual possa desempenhar uma função requerida”. Kardec e Nascif (2013) complementam definindo a missão da manutenção como: “garantir a disponibilidade da função dos equipamentos e instalações de modo a atender a um processo de produção ou de serviço com confiabilidade, segurança, preservação do meio ambiente e custo adequado”. Ainda de acordo com Kardec e Nascif (2013), em um contexto de alta competição é necessário que as empresas visualizem a manutenção como função estratégica, pois o aumento do faturamento e do lucro podem estar relacionados com: diminuição das falhas e das demandas de serviços, com consequente redução de custos. Corroborando com esse entendimento, Otani e Machado (2008) afirmam que a manutenção como função estratégica é responsável pela disponibilidade e confiabilidade dos ativos e a disponibilidade influencia diretamente nos resultados financeiros da empresa. Portanto, os resultados serão tão melhores quanto melhor for a gestão da manutenção. 2.2 Tipos de Manutenção Os diferentes tipos de manutenção são empregados nas indústrias, sendo sua escolha baseada no estudo do fluxo produtivo, dos equipamentos e dos custos atrelados. Visto que cada tipo apresenta suas vantagens e desvantagens, a escolha deve ser embasada na análise dos custos associados a parada do sistema, a reposição dos componentes e as consequências de possíveis falhas. Para situações onde os custos associados ao componente são baixos e suas peças de fácil reposição, a manutenção corretiva se mostra como a melhor opção. Já em componentes de maior valor e com maior importância para o fluxo produtivo, as manutenções preventivas e preditivas são as maisrecomendadas, visto que o custo de implementação e de paradas planejadas associado a estas manutenções é compensado pelo máximo desempenho e produtividade do equipamento. O último tipo mencionado, preditivo, passa ainda por uma segunda análise, na qual os seus altos custos de implementação são comparados com as vantagens obtidas a longo prazo. 6 2.2.1 Manutenção Corretiva Segundo a NBR 5462 (ABNT, 1994), manutenção corretiva é descrita por: “manutenção efetuada após a ocorrência de uma pane, destinada a recolocar um item em condições de executar uma função requerida”. Manutenção corretiva é a forma mais básica da manutenção, sendo este o trabalho realizado em uma máquina ou equipamento de forma não programada, em falha ou de desempenho menor que o esperado, com o intuito de restaurar suas condições normais de trabalho. Devido a impossibilidade de prever 100% das falhas, esse tipo de manutenção sempre ocorrerá. (BLOOM, 2005; FILHO, 2008). O grande problema deste tipo de manutenção são as paradas originadas, que, pelo fato de não serem planejadas, acarretam em uma série de fatores que culminam em grandes prejuízos para a empresa. Como comentam Marcorin e Lima (2003), além dos custos visíveis relacionados a manutenção, existem os custos de indisponibilidade: a perda de produção, a não-qualidade dos produtos, a recomposição da produção e as penalidades comerciais, com possíveis consequências sobre a imagem da empresa. Logo, o foco ao se referir a manutenção corretiva sempre será reduzir a quantidade de ocorrências ao máximo, reduzindo consequentemente os gastos relacionados a estas paradas. Marcorin e Lima (2003) acrescentam dizendo que a manutenção corretiva pode ser uma alternativa viável em determinados casos, principalmente quando for constatado que os custos relacionados a parada do equipamento são menores que o custo a ser investido para aplicação de outro método de manutenção. Os equipamentos em questão são, em geral, pouco influentes no processo produtivo em que estão inseridos. 2.2.2 Manutenção Preventiva Como o próprio nome sugere, manutenção preventiva é uma prevenção, realizada no equipamento que ainda apresenta condições de uso, antecedendo a falha. Este tipo de manutenção é normalmente realizado de forma planejada, em intervalos pré- determinados, seja pelo ciclo de trabalho operacional ou vida útil do equipamento. (VIANA, 2006; KARDEC e NASCIF, 2013). 7 A NBR 5462 (ABNT, 1994) define manutenção preventiva como: “manutenção efetuada em intervalos predeterminados, ou de acordo com critérios prescritos, destinada a reduzir a probabilidade de falha ou a degradação do funcionamento de um item”. Assim como na manutenção corretiva, a principal análise a ser feita refere-se aos custos relacionados. Como as paradas de manutenção preventiva são planejadas, grande parte dos custos relacionados a produtividade são eliminados, pois não existe aqui a quebra do fluxo produtivo. Por outro lado, existe o custo de investimento para a aplicação do plano de manutenção, cabendo ao responsável pela elaboração e implementação encontrar o ponto ideal. Como pode ser visto na Figura 2, a situação ideal aponta o limite em que os investimentos serão muito altos para a solução de problemas menores (MARCORIN E LIMA, 2003). Figura 2 - Investimento de manutenção na relação lucro x disponibilidade. Fonte: Marcorin e Lima, 2003. 2.2.3 Manutenção Preditiva Manutenção preditiva ou manutenção baseada na condição é o método que se utiliza de técnicas sistemáticas de monitoramento para identificar uma modificação de comportamento ou desempenho. Objetiva prever possíveis falhas e determinar a hora certa de atuar, de forma planejada, antes que a falha aconteça, aumentando a disponibilidade do equipamento, gerando vantagens como a eliminação de despesas não esperadas, aumento da vida útil do equipamento e maior produtividade. Dentre as 8 técnicas de monitoramento mais comuns estão: Análise de vibrações mecânicas; Análise de óleo lubrificante e Termografia. (VIANA, 2006; KARDEC e NASCIF, 2013). Kardec e Nascif (2013) enfatizam em sua análise a capacidade de aumento de disponibilidade do equipamento, visto que ao se aplicar os meios de monitoramento corretos e permitir o controle constante do equipamento, este somente será parado quando for necessária a manutenção. Ainda de acordo com a NBR 5462 (ABNT, 1994) manutenção preditiva é: “manutenção que permite garantir uma qualidade de serviço desejada, com base na aplicação sistemática de técnicas de análise, utilizando-se de meios de supervisão centralizados ou de amostragem, para reduzir ao mínimo a manutenção preventiva e diminuir a manutenção corretiva“. Em comparação a manutenção preventiva, Marcorin e Lima (2003) apontam que a preditiva esta mais próxima do ponto ótimo da Figura 2. Esta maior disponibilidade pode em certos casos ser acompanhada por um alto investimento inicial nos equipamentos de análise. Porém em casos mais simples, o investimento em ferramentas de gestão junto a análise de dados obtidos a partir da implementação atual do plano de manutenção, possibilitam que o método preditivo seja aplicado com baixos custos. 2.3 Manutenção Centrada em Confiabilidade De acordo com Yssaad et al. (2014), a MCC é um processo sistemático usado para determinar o que deve ser realizado para garantir que qualquer instalação física seja capaz de atender continuamente as funções projetadas em seu contexto operacional. Remetendo assim a definição proposta pela NBR 5462 (ABNT 1994) para confiabilidade: “Capacidade de um item desempenhar uma função requerida sob condições especificadas, durante um dado intervalo de tempo”. Na tabela 1, adaptada de Zaions (2003), podem ser observados diferentes métodos de implementação do MCC elaborados durante a década de 1990. 9 Tabela 1 - Síntese das etapas de implantação da MCC. Fonte: adaptado de Zaions, 2003. Etapa Smith (1993) Moubray (2000) NASA (2000) Rausand et al. (1998) 1 Seleção do sistema. Definição das funções e padrões de desempenho. Identificação do sistema e suas fronteiras. Preparação do estudo. 2 Definição das fronteiras do sistema. Definição da forma como o item falha ao cumprir suas funções. Identificação dos subsistemas e componentes. Seleção do sistema. 3 Descrição do sistema. Descrição da causa de cada falha funcional. Examinar as funções. Análise das Funções e Falhas Funcionais – AFF. 4 Funções e falhas funcionais. Descrição das consequências de cada falha. Definir falhas e modos de falha. Seleção dos itens críticos. 5 Análise dos modos, efeitos e criticidade das falhas. Definição da importância de cada falha. Identificar as consequências da falha. Coleta e análise de informações. 6 Análise da árvore lógica. Seleção de tarefas preditivas e preventivas para cada falha. Análise do diagrama lógico de decisão. Análise dos modos, efeitos e criticidade das falhas. 7 Seleção de tarefas preventivas. Seleção das tarefas alternativas. Seleção das tarefas previstas. Seleção das tarefas de manutenção. 8 Determinação da frequência das tarefas de manutenção. Kardec e Nascif (2013) destacam que a Manutenção Centrada em Confiabilidade teve sua origem das disciplinas de engenharia da confiabilidade, concomitantemente houve a criação de ferramentas analíticas desenvolvidas para estimar a confiabilidade de componentes. Já na década de 1970, o método MCC foi introduzido nas indústrias, se disseminando na década de 1990, como pode ser observado na Figura 3, que apresenta o processo evolutivo das metodologias aplicadas para manutenção na indústria. Cabe ressaltar ainda que a partir de determinado ponto o foco das metodologias de manutenção deixa de ser o tempo e passa a ser a condição do equipamento. Temos, assim, osfatores disponibilidade e confiabilidade diretamente ligados. 10 Figura 3 - Evolução das metodologias de manutenção. Fonte: adaptado de Zaions, 2003. Para garantir a plena aplicação da metodologia, são necessárias abordagens qualitativas, conforme explorado por Villarini (2017), que em seu estudo usa a ferramenta FMEA (Análise de Modos de Falhas e Efeitos) para análise de confiabilidade, permitindo assim que se possa analisar individualmente cada sistema do equipamento. O uso dessa ferramenta identifica seus variados modos de falha e como se manifestam, junto com suas causas e efeitos. Além da abordagem qualitativa, também se faz necessário uma abordagem quantitativa da manutenção. Desse modo, Oliveira et al. (2016) afirmam que a medição de desempenho de manutenção é necessária para fornecer ao coordenador de manutenção informações quantitativas sobre as metas de manutenção que podem ser alcançadas e quais ações são necessárias para melhorar os resultados da operação. 2.4 Indicadores de desempenho A abordagem quantitativa é feita a partir de indicadores de desempenho, os quais determinam o estado dos processos e equipamentos das fábricas, estas, de acordo com Zen (2011), precisam usar a quantidade de indicadores conforme a sua necessidade para facilitar as análises relacionadas ao MCC. 11 A importância da utilização de indicadores é reforçada por Sellitto (2015), o qual comenta que a aplicação dos índices corretos é indispensável para se ter o controle sobre a indisponibilidade de equipamentos críticos e evitar uma possível redução do desempenho fabril. Conforme Oliveira (2014), existem diversos indicadores, mas apenas 6 são considerados “Índices de Classe Mundial”, pois são difundidos no mundo todo, entre eles nós temos o MTBF (Tempo Médio Entre Falhas), MTTR (Tempo Médio Para Reparo), MTTF (Tempo Médio Para Falha), Disponibilidade, Custo de manutenção por faturamento e Custo de manutenção por valor de reposição. Além destes, outro índice de grande importância para o MCC é a Confiabilidade. 2.4.1 MTBF Oliveira (2014) explica que o MTBF é o índice correspondente ao tempo médio entre as falhas e é definido pela equação 1, sendo o termo horas em funcionamento medido em horas e número de intervenções corretivas adimensional. 𝑀𝑇𝐵𝐹 = 𝐻𝑂𝑅𝐴𝑆 𝐸𝑀 𝐹𝑈𝑁𝐶𝐼𝑂𝑁𝐴𝑀𝐸𝑁𝑇𝑂 𝑁𝑈𝑀𝐸𝑅𝑂 𝐷𝐸 𝐼𝑁𝑇𝐸𝑅𝑉𝐸𝑁ÇÕ𝐸𝑆 𝐶𝑂𝑅𝑅𝐸𝑇𝐼𝑉𝐴𝑆 (1) Este índice é utilizado para observar o comportamento do maquinário devido às ações preventivas. Ainda de acordo com o autor é função da gestão de manutenção aumentar o MTBF a partir da redução do número de manutenções corretivas. Logo, se o valor deste índice for considerado alto, e aumentar constantemente em relação ao tempo, temos um cenário de diminuição da quantidade de manutenções corretivas e aumento do tempo de operação. 2.4.2 MTTR 12 Oliveira (2014) explica que o MTTR se trata do tempo médio para reparo, especificado pela equação 2, sendo o termo somatório dos tempos de reparo medido em horas e número de intervenções corretivas adimensional. 𝑀𝑇𝑇𝑅 = 𝑆𝑂𝑀𝐴𝑇Ó𝑅𝐼𝑂 𝐷𝑂𝑆 𝑇𝐸𝑀𝑃𝑂𝑆 𝐷𝐸 𝑅𝐸𝑃𝐴𝑅𝑂 𝑁Ú𝑀𝐸𝑅𝑂 𝐷𝐸 𝐼𝑁𝑇𝐸𝑅𝑉𝐸𝑁ÇÕ𝐸𝑆 𝐶𝑂𝑅𝑅𝐸𝑇𝐼𝑉𝐴𝑆 (2) Este indicador é usualmente utilizado para verificar a eficiência do trabalho da equipe de manutenção, quanto maior o índice menor é a eficiência da equipe. 2.4.3 Disponibilidade Segundo a NBR 5462 (ABNT 1994), disponibilidade é a capacidade de um item estar em condições de executar suas funções em um dado instante ou durante um intervalo de tempo determinado, supondo que os recursos externos requeridos estejam assegurados. Fogliatto e Ribeiro (2009) completam afirmando que é a capacidade de um equipamento, mediante manutenção apropriada, operar suas funções requeridas em um determinado intervalo predeterminado. Sendo o valor médio de disponibilidade dado pela equação 3. 𝐷𝐼𝑆𝑃𝑂𝑁𝐼𝐵𝐼𝐿𝐼𝐷𝐴𝐷𝐸 = 100 ∗ 𝑀𝑇𝐵𝐹 𝑀𝑇𝐵𝐹 +𝑀𝑇𝑇𝑅 (3) Sendo a variável indicada por MTBF o tempo médio entre falhas e MTTR o tempo médio de reparo, ambos medidos em horas. 2.4.4 Confiabilidade 13 Corroborando com o entendimento da NBR 5462 (ABNT 1994), Fogliatto e Ribeiro (2009) afirmam que a confiabilidade é a probabilidade de um equipamento desempenhar a sua função específica, por um determinado tempo e em condições predeterminadas. Oliveira (2014), explica que a confiabilidade deve ser monitorada, pois é o parâmetro que permite saber o risco de parada da produção, devido a indisponibilidade do equipamento. De acordo com Cavalcante e Almeida (2005), a função confiabilidade é monotonamente decrescente, portanto, ao se prolongar o tempo de reparo a confiabilidade diminui, como pode ser observado na figura 4. Figura 4 - Comportamento da confiabilidade com (Tp) em horas. Fonte: Cavalcante e Almeida, 2005. 2.5 FMEA - Análise de Modos de Falhas e Efeitos De acordo com Matos e Milan (2009), a Análise de Modos de Falhas e Efeitos é uma técnica de engenharia utilizada para identificar e eliminar falhas potenciais de sistemas, projetos e produtos, antes que ocorram. Foi desenvolvida pela NASA em 1963 e introduzida nas empresas automobilísticas com o intuito de solucionar possíveis falhas antes mesmo do produto ser entregue ao cliente. O FMEA trabalha em dois estágios, o primeiro é a identificação das falhas, já no segundo as falhas são ranqueadas, de acordo com a criticidade, e após a classificação são propostas ações de melhoria, de acordo com a ordem de criticidade das falhas. 14 Baran et al. (2013), explica que no FMEA a criticidade das falhas é analisada por 3 fatores, frequência (F), severidade (S) e detecção (D). O primeiro analisa a frequência que a falha ocorre, severidade significa o grau de importância da falha e o risco que ela apresenta e a detecção indica se a falha pode ser identificada facilmente ou não. Após a determinação e atribuição destes fatores a tabela do FMEA, seus valores devem ser convertidos no número de risco (G), o qual irá indicar quais possíveis falhas devem ser priorizadas. Sendo este índice calculado a partir da equação 4, na qual todos os termos são adimensionais. 𝐺 = 𝐹 ∗ 𝑆 ∗ 𝐷 (4) Sant’Anna e Junior (2010), comentam que a abordagem mais atual do FMEA divide os critérios mencionados em 5 níveis, sendo o último critério, detecção, estabelecido de modo decrescente. Isso se dá pelo fato de escalas de 11 ou 10 níveis, previamente utilizadas, apresentarem maior incerteza de resultados. Os autores indicam ainda que a única dificuldade prática de validação que permanece mesmo ao utilizar a divisão em 5 níveis é a incomparabilidade entre os critérios utilizados. 2.6 Plano de manutenção Apesar de ser uma ferramenta essencial para o funcionamento de uma linha de produção, garantindo a empresa disponibilidade e confiabilidade em seus equipamentos, o plano de manutenção deve ser uma indicação simplificada de quando, onde e o que deve ser realizado, servindo como um guia para o realizador do procedimento. De acordo com Barbosa et al. (2009), um plano de manutenção deve: definir a forma e frequência de manutenção de cada aparelho, classificar os aparelhos quanto a sua importância e verificar sua eficácia através de itens de controle. Este mecanismo pode ser construído em diferentes escopos, como Stoffel e Quintas (2014), que apresentam um plano no formato de instrução de trabalho, indicado cada passo que o responsável deve desempenhar para substituir as guias circulares de um desacelerador de produtos, incluindo fotos de referência. 15 Já Barbosa et al. (2009) faz uma análise do plano de manutenção baseando-se na metodologia 5S, no qual as etapas dessa metodologia de disciplina e segurança são fundamentais para o correto funcionamento do plano.Além disso, em seu estudo de caso, simplifica as ações do plano, visto que os responsáveis pela manutenção serão os próprios operadores dos equipamentos. 2.7 Análise de dados 2.7.1 Software ProConf 2000 O software ProConf 2000 é projetado para o ajuste de distribuições de tempo de falha com dados de confiabilidade usando métodos analíticos e gráficos, possibilitando uma análise completa desses dados de falha. Com o seu uso é possível obter estimativas dos parâmetros da distribuição e seus intervalos de confiança, indicadores de manutenção, taxa de falhas e confiabilidade em um determinado tempo (FRITSCH e RIBEIRO, 1998). No trabalho em questão, o software foi utilizado com o intuito de se obter os resultados dos indicadores estudados: MTBF, MTTR, Disponibilidade e Confiabilidade. Além de determinar a fase da vida em que o equipamento se encontra, a partir do fator de forma γ. A análise obedeceu às seguintes etapas: I. Primeiramente é necessário analisar o histórico de parada do equipamento, obtido junto a empresa, para determinar quais paradas são referentes a falhas e quais são intervenções programadas, visto que as paradas pré-determinadas não devem ser inseridas no cálculo dos índices. II. Em seguida, com os dados filtrados, deve-se inserir todos os tempos entre falhas do período desejado, para falhas no mesmo dia foram consideradas 12 horas, já para falhas em dias diferentes foi multiplicada a quantidade de dias por 24 horas. Além dos dados, devem ser definidos os parâmetros de análise, a unidade de tempo é definida como Horas e o nível de confiabilidade desejada é de 95%, valor baseado nos estudos de Gomes et al. (2018). III. Ao simular, já com todas as informações inseridas, é necessário escolher o modelo de distribuição. O programa possibilita testar o ajuste dos dados nos modelos paramétricos: exponencial, gamma, normal, lognormal e Weibull. O próprio software 16 informa o nível de significância de cada modelo e se esse pode ou não ser rejeitado. Neste trabalho optou-se pelo modelo Weibull, indicado por Fogliatto e Ribeiro (2009) como o método mais eficiente de análise, o qual permite ainda o cálculo do fator de forma, γ, que indica a fase da vida do equipamento. IV. Por fim, é disponibilizado a opção “Papel de Probabilidade” que tem a função de graficar os resultados, facilitando futuras análises dos valores obtidos para os indicadores. Este recurso possibilita ainda a visualização da evolução dos valores tendo como referência os parâmetros estabelecidos. 2.7.2 Distribuição Weibull De acordo com Fogliatto e Ribeiro (2009), a distribuição Weibull é a mais apropriada para modelar tempos de falhas, devido a sua flexibilidade e capacidade de representação de taxas até falhas com os comportamentos mais distintos possíveis, sendo representada pela Equação 5. Seus principais parâmetros, γ e θ (adimensionais), são chamados respectivamente de fator de forma e de escala, já o tempo até falha (horas) é representado por t. 𝑓(𝑡) = 𝛾 𝜃 ∗ D 𝑡 𝜃 E (FGH) ∗ 𝑒𝑥𝑝 L− D 𝑡 𝜃 E F N (5) A partir do fator de forma (γ) é possível identificar a fase de vida do equipamento. Portanto, quando γ < 1 a função f (t) é decrescente, indicando o período chamado de mortalidade infantil, no qual o equipamento apresenta uma maior taxa de falha decorrente da adaptação do conjunto e/ou erro de montagem. Quando γ é aproximadamente ou igual a 1, a função f (t) é constante, indicando o período de vida útil do equipamento, no qual as falhas diminuem e ocorrem por erros de operação ou cargas excessivas. Por fim, quando γ > 1, a função f (t) torna-se crescente, representando o final da vida útil do equipamento, sendo, portanto, chamada de mortalidade senil, caracterizada pelo desgaste dos componentes. Leal et al. (2018) comentam sobre a importância deste indicador, tendo em vista as diferentes abordagens de manutenção em cada estágio de vida do equipamento. Para 17 a primeira fase, é realizada, principalmente, a manutenção corretiva, já na segunda a abordagem é principalmente a análise de dados para aperfeiçoamento do procedimento de manutenção, preditiva. Por fim, na fase de mortalidade senil, o método adequado de manutenção é uma preventiva detalhada, evitando ao máximo que o equipamento falhe. A partir desse entendimento, a distribuição Weibull pode ser visualmente compreendida através da curva da banheira, representada pela figura 5. Figura 5 - Gráfico da banheira e as fases de falhas. Fonte: Leal et al., 2018. 2.7.3 Ferramentas de qualidade Além da conversão dos dados de tempos de parada nos indicadores de manutenção descritos, a utilização de ferramentas de qualidade pode ajudar a avaliar não só os tempos de parada, como a frequência de parada dos componentes do equipamento. Como indicado por Mariani (2005), o diagrama de Pareto é uma das ferramentas de qualidade aplicadas no estudo da manutenção, sendo sua principal função apontar as causas responsáveis pela maior parte dos defeitos. O diagrama provém da Estratificação, outra ferramenta de qualidade, na qual os dados são subdivididos em categorias. Além dessa avaliação quantitativa, temos as ferramentas de qualidade qualitativas diagrama de causa e efeito e 5W2H. A primeira é essencial para identificar as possíveis origens de determinado problema, podendo esses ser provenientes de diferentes de 18 fontes, como mão de obra, maquinário e medida. Já a segunda ferramenta permite que uma vez detectado o problema e suas prováveis causas, seja elaborado um plano de ação simples e eficiente (MARIANI, 2005). 2.8 Elevador de canecas O equipamento a ser estudado é um elevador de canecas, utilizado para o transporte vertical de material, sendo de vital importância em diversos ramos de indústrias, como na alimentícia, na fabricação de cimento e na mineração. De acordo com Florêncio (2017) o elevador de canecas é constituído por cinco componentes, sendo eles: os pés do elevador, calhas, correia com canecas, cabeça e sistema de acionamento. Ochôa (2011) descreve os componentes estruturais do elevador de canecas da seguinte forma: o pé do elevador é o componente localizado na parte inferior, no qual se inicia o carregamento de material no equipamento. O corpo é a estrutura que está localizada entre o pé e a cabeça do elevador, sua principal função, além da estrutural, é impedir que o material seja disperso para o ambiente, impedindo assim perda de produtividade. Em seu interior estão localizadas as canecas presas a correia transportadora. Já a cabeça do elevador é o componente responsável pelo acionamento, o qual é composto pelo motor elétrico e seu sistema de redução, a polia motora e a calha de descarga. A descarga de material em um elevador de canecas ocorre através da ação das forças centrífuga ou gravitacional. A figura 6, apresenta o equipamento foco do presente estudo, em sua vista isométrica é possível identificar os três principais componentes estruturais do elevador. Vale ressaltar que a estrutura do corpo do elevador e as plataformas exteriores foram retiradas para facilitar a compreensão de sua construção. 19 Figura 6 - Elevador de canecas em vista a) frontal, b) lateral e c) isométrica. Fonte: Yamaki, 2014. 2.8.1 Elevador de Canecas EL 060 A Os dados analisados neste trabalho são referentes ao elevador de canecas EL060A, que faz parte da linha produtiva de uma empresa de derivados de soja e tem como função realizar o transporte do material, a granel, dos secadores para os silos de estocagem, influenciando diretamente no processo produtivo. O equipamento tem uma altura total de 31,98 m e capacidade de transportar 200 t/h, a uma velocidade de 78 RPM. Trabalhando com soja a granel, com peso específico de 0,75 t/m³. A lista dos componentes do elevador é apresentada no Anexo 1. É possívelobservar a partir de sua análise que a manutenção do sistema tem o auxílio de quatro 20 diferentes tipos de sensores: o sensor de rotação, conhecido por zero speed, faz o controle da velocidade, sendo responsável por acionar alarme ou parar o sistema, a depender da queda de velocidade detectada (4B GROUP, 2019). O sensor de embuchamento é um sensor indutivo responsável por detectar entupimento e obstrução, sendo posicionado na bica de descarga. Já o sensor de desalinhamento da correia, do tipo touchswitch, realizada a parada do equipamento e o acionamento de um alarme quando a correia passa do limite de desalinhamento, exercendo pressão sobre a superfície do sensor (4B GROUP, 2019). Por fim, o sensor de temperatura dos mancais, como o próprio nome indica, faz o controle do superaquecimento dos rolamentos, realizando a parada do sistema caso seja detectada esta situação crítica para o equipamento. Além dos sensores, a lista também apresenta os componentes referentes a estrutura, transporte e acionamento: ● Em relação à estrutura temos o detalhamento dos cabeçotes superior e inferior e dos lances, ressaltando-se as polias de 800 mm de diâmetro, motora e movida, conjuntos de mancais e bocas de explosão. Este último dispositivo é importantíssimo para garantir a segurança do elevador em caso de excesso de pressão, situação na qual as bocas se deflagram de modo a liberar a energia. ● O transporte é realizado pelo conjunto correia-canecas, com uma correia de 65 metros de 4 lonas, com características de segurança antiestática, antichamas e resistente a óleos e graxas. Já as canecas são divididas em dois tipos, plásticas com função única de transporte e metálicas com função de escavar a soja retornada, que se acumula no fundo do pé. A proporção entre os tipos de canecas é de 1 metálica para 19 plásticas. ● Por fim tem-se o acionamento realizado pelo conjunto motor-redutor. O motor de 40 CV e 1770 RPM da WEG é acoplado ao redutor da SEW, com uma taxa de redução de 1 : 22,62. 21 2.9 Estudos Relacionados Com o intuito de desenvolver e implantar a manutenção centrada em confiabilidade – MCC em sistemas industriais, diversos estudos foram realizados nos últimos 10 anos, fazendo uso de softwares e técnicas como a FMEA/FMECA além do uso de indicadores de confiabilidade, disponibilidade e mantenabilidade. Estudos estes que servem de base para o presente estudo. Almeida e Carvalho (2016) realizam uma análise sistêmica de confiabilidade, disponibilidade e mantenabilidade em uma frota de tratores esteiras, para tal, utilizaram os seguintes procedimentos e ferramentas, chegando a posterior resultados: ● Para a análise fazem uso do software Weibull++9 (RELIASOFT CORPORATION®, 2015), o qual gera modelos e gráficos das funções de confiabilidade e mantenabilidade de cada sistema (elétrico, motor, estrutura, hidráulico, transmissão e outros). ● Os autores verificam que o equipamento apresenta sistemas em série, chegando à conclusão que a confiabilidade geral do equipamento deve ser definida pela multiplicação total de confiabilidades, de cada componente, determinadas a partir da análise dos gráficos gerados pelo programa, como observado na Equação 6. 𝑅𝑡 = 𝑅1(𝑡) ∗ 𝑅2(𝑡) ∗ 𝑅3(𝑡) ∗ 𝑅4(𝑡) ∗ 𝑅5(𝑡) ∗ 𝑅6(𝑡) (6) Sendo Rt a confiabilidade total e as confiabilidades específicas R1, R2, R3, R4, R5 e R6 referentes respectivamente aos sistemas elétrico, motor, estrutura, transmissão, hidráulico e outros. ● Como resultado, Almeida e Carvalho (2016) verificam uma confiabilidade de 8% para um período de 500 horas, confiabilidade extremamente baixa. O resultado de mantenabilidade foi obtido utilizando tempo para correção de falhas. Por fim, após obter os modelos das funções, foi obtido o MTBF e MTTR, o que permitiu definir a disponibilidade de cada sistema a partir da equação 3. Estudo similar é o realizado por Loyola et al. (2016), que analisa a confiabilidade de motopropulsores da aeronave C – 130 Hércules da força aérea brasileira. 22 ● Com base em entrevistas e análise dos históricos de manutenção, definiu os motopropulsores como os sistemas críticos da aeronave. ● O autor fez uso do software Weibull++9 para obter parâmetros como histograma, confiabilidade, probabilidade de falha e taxa de falha, o que possibilitou inferir uma confiabilidade de 80% abaixo de 80 horas, ou seja, há uma tendência maior de falhas acima de 80 horas. ● Para identificar as origens das falhas que ocasionam essa baixa confiabilidade é desenvolvido um diagrama de causa e efeito. ● O diagrama demonstrou que os parâmetros de indicadores usados pela FAB não estão adequados. Portanto, como proposta de plano de ação foi sugerido a aplicação regular de técnicas como 5W2H e o diagrama de Ishikawa. Gomes et al. (2018), em seu estudo de análise de indicadores de desempenho em um moinho de bolhas, respeita a sequência de etapas de Almeida e Carvalho (2016). ● O autor analisa os dados utilizando o software ProConf 2000 (FRITSCH e RIBEIRO, 1998), que desenvolve gráficos com base na interação do tempo entre falha e de reparos, por meio de métodos analíticos. ● Optou-se por traduzir os dados na forma de probabilidade Weibull, pois com a distribuição Weibull é possível identificar a fase do ciclo de vida do item avaliado. ● Foi então possível identificar que o moinho se enquadra na fase do ciclo de vida correspondente à mortalidade senil e assim definir que a melhor estratégia de manutenção para mantê-lo é a preventiva. Viana et al. (2018), realiza a aplicação da MCC em motoredutores de transportadores de correias em uma refinaria de alumina. ● Com o objetivo de identificar a principal falha do sistema de correias, o autor desenvolve um gráfico de Pareto e tem como resultado os motoredutores, presentes nas correias, que representa 32% das falhas totais do sistema. ● Utiliza o software ProConf 2000 para definir a confiabilidade, MTBF e MTTF, já que os motoredutores são trocados e não reparados. ● Os resultados apresentam um MTTF bem abaixo do adequado, com um valor de 648,98 horas em uma planta que opera 7 dias por semana e 24h ao dia, indicando que ocorre quebra com substituição do motoredutor a cada 27 dias, ou seja, todo mês um evento desse porte acontece. 23 Stoffel e Quintas (2014), com o foco em aumentar a disponibilidade e confiabilidade de um módulo desacelerador de produtos, realizam um estudo quantitativo, seguindo as etapas definidas por Smith e Hinchcliffe (2003). ● Com base nas equações (1) e (2), obtém MTTF1 = 57,7 horas, γ1 = 0,76 e MTTR1 = 1,83 horas para os dados apresentados, e usando a equação (X) é obtida uma disponibilidade de 96,9%. Desenvolve um FMEA do desacelerador, onde são analisados os modos de falha e classificados de acordo com a criticidade. ● Com base nas análises estatísticas e no FMEA é desenvolvido um plano de ação para implementar melhorias no equipamento. ● Ao final de 137 dias aplicando o plano de manutenção centrado em confiabilidade, com ocorrência de três manutenções corretivas, foram obtidos os novos valores para MTTF2 =1774,0 horas e γ2 = 1,02, obtido pela análise estatística através do software ProConf 2000. Em estudo semelhante, Sellitto (2015), com o objetivo de definir a melhor estratégia de manutenção, analisa quantitativamente um forno elétrico por indução. ● Analisando o histórico de manutenção disponível, considerando apenas as paradas não programadas, foi obtido o TTR e TBF. ● Aplicando os dados no software ProConf 2000 e considerando que para esse estudo é indicado a distribuição Weibull, foi obtido os resultados: MTTR de 156 min, MTBF de 8,397 min e com base na equação (3) uma disponibilidade de 98,18% para o período estudado. ● De acordo com os resultados da posição do forno na curva da banheira o equipamento está na fase de maturidade o queimplica em um foco mais em manutenção preditiva. Oliveira (2010), em seu trabalho de implantação da MCC no processo de laminação, após definir o sistema mais crítico e delimitar a sua fronteira, verifica a sequência lógica das falhas aplicando a Análise da Árvore de Falhas – FAT, permitindo uma visão global das falhas e a melhoria do Tempo Médio Para Reparo – MTTR e Tempo Médio Entre Falhas – MTBF. ● Caminho lógico das falhas definido, aplica-se a metodologia FMEA, no intuito de identificar quais falhas apresentavam um maior potencial de perdas. 24 ● Como resultado da FMEA o autor classificou as falhas em grande, médio e baixo potencial de perdas. Com o intuito de possibilitar a utilização do recurso certo na hora certa, otimizando a manutenção, aplicou o método Age Exploration, o que possibilitou identificar a idade dos sistemas. ● Os dados obtidos possibilitaram revisar os padrões de manutenção preventiva e inspeções, concretizando o objetivo do estudo, que era aumentar a confiabilidade, mantenabilidade e disponibilidade. Baran et al. (2013), com base nas etapas definidas por Moubray (1997), Smith e Hinchcliffe (2003), realiza a implantação da MCC em um sistema de tensionamento. ● Primeiramente definiu as funções do sistema, detalhando o nível de análise, as fronteiras do sistema e coletando informações, o que possibilitou o desenvolvimento dos diagramas funcionais do sistema e consequente classificação dos componentes críticos. ● Após definir os componentes críticos ele aplica a metodologia Análise de Criticidade e Modo de Efeito de Falhas – FMECA e identifica 73 modos de falha de 6 componentes críticos e assim define as atividades de manutenção, para mitigar as possíveis falhas, em um diagrama decisional. ● Conclui o estudo desenvolvendo um plano de manutenção centrada em confiabilidade, com base nos dados da FMECA e do diagrama. E como resultado do plano de manutenção se verifica uma redução de 47% das falhas do sistema de tensionamento já nos primeiros meses. 25 3 METODOLOGIA É possível definir que no presente trabalho a pesquisa inicial é exploratória e quantitativa, pois como descreve Turrioni e Mello (2012), o estudo exploratório visa aprimorar e aumentar a familiaridade com determinado problema, tornando-o explícito, possibilitando a construção de hipóteses e definição de suas causas, e quantitativo pois os dados coletados, como histórico de falhas e informações sobre os equipamentos, podem ser transformados e analisados de forma numérica. Neste trabalho foram utilizados dados obtidos juntos a uma unidade de processamento de soja de uma empresa de alimentos, situada em Luziânia-GO, analisando a manutenção realizada em um elevador de canecas. A pesquisa consistiu em realizar uma descrição inicial da maneira como a empresa executa sua manutenção, bem como colher dados para fazer análises dos indicadores de manutenção MTBF, MTTR, Disponibilidade e Confiabilidade, de modo a avaliar o desempenho da mesma. Em seguida, a análise dos dados a partir da criação do diagrama de Pareto e do FMEA permitem a elaboração de um roteiro de manutenção preventiva, o qual será proposto a empresa com o objetivo de melhorar seu processo, aumentando a confiabilidade e a disponibilidade do equipamento. Com este objetivo final de desenvolver um plano de manutenção para o Elevador de Canecas, a metodologia usada na condução do estudo tem como base o processo de implementação da manutenção centrada em confiabilidade, influenciado pelas metodologias expostas no referencial: Smith (1993), Moubray (2000), NASA (2000) e Rausand et al. (1998). 3.1 Preparação do estudo e seleção do sistema Primeiramente para a realização deste trabalho, se fez uma busca exaustiva entre as empresas de médio e grande porte do entorno do DF, que possuíssem interesse na aplicação da metodologia desenvolvida por esse trabalho, através de ligações. 26 Com a aceitação da cooperação entre empresa-alunos no desenvolvimento para o desenvolvimento deste trabalho, iniciou-se um processo de entrevistas não estruturadas com os gestores responsáveis pela manutenção dos equipamentos da empresa, afim de entender as necessidades da empresa e quais seriam os equipamentos que se beneficiariam da metodologia desenvolvida. Com isso foi identificado um equipamento que apresenta grande importância no processo produtivo em que está inserido, o elevador de canecas, tendo em alguns casos seu bom funcionamento diretamente ligado a produção da fábrica. O elevador de canecas está localizado em uma empresa de agronegócios que apresenta uma alta demanda de disponibilidade deste equipamento e histórico de manutenção sobre suas falhas no período de 2016 a 2019. Por fim foi firmado o compromisso de realizar mais visitas a fábrica e a disponibilização dos dados necessários. Uma análise inicial do fluxo produtivo da fábrica mostrou que o sistema/equipamento elevador de canecas EL060A representa um ponto crítico dentro da planta industrial, sendo a disponibilidade aqui um fator determinante na produção. O EL060A é o principal transportador após a secagem da soja, sendo o único responsável por direcionar esse material aos silos internos, ou seja, quando não está em funcionamento, não existe transporte dos secadores para os silos internos da empresa, exercendo um papel fundamental dentro da planta industrial. A função deste equipamento dentro do fluxo produtivo da empresa é apresentada no fluxograma da Figura 7. 27 Figura 7 - Fluxograma referente ao elevador de canecas EL60A. Fonte: Autoria Própria (2019). 3.2 Coleta de informações A partir do histórico de manutenção e falhas disponibilizado pela empresa, apresentado no Anexo 2, é possível obter dados como tempo entre falhas, tipo de manutenção realizada e tempo decorrido durante a manutenção, todos disponibilizados por meio do software SAP, programa utilizado pela empresa no Planejamento e Controle da Manutenção. Além do histórico, foi disponibilizado o desenho do projeto do elevador, que acompanha uma lista dos equipamentos utilizados no elevador e outras informações importantes como capacidade e velocidade deste maquinário. Este material serviu como base para a elaboração da lista de equipamentos apresentada no Anexo 1. 28 3.3 Análise do estado atual da manutenção 3.3.1 Análise dos indicadores de desempenho Após coletar os dados é necessário analisá-los de forma quantitativa, para isso são utilizados os principais indicadores que possibilitam verificar a real situação da gestão de manutenção aplicada na indústria até o presente momento. Para obter os resultados dos indicadores é usado o software ProConf 2000 na função de distribuição Weibull, sendo estes o programa e o método de distribuição mais utilizados nos trabalhos de referência. De acordo com Viana (2006) os índices de manutenção devem indicar aspectos importantes no processo da planta industrial, de forma que facilite a tomada de decisões e estratégias relacionadas a manutenção. Oliveira et al. (2016) comenta que os indicadores mais frequentes a serem acompanhados, são o MTBF, MTTR, Disponibilidade e Confiabilidade, pois permitem monitorar os resultados e eficiência da manutenção dentro da empresa. Sendo estes os utilizados no presente trabalho. 3.3.2 Análise das falhas a partir do diagrama de Pareto Além do cálculo dos indicadores de manutenção, outro recurso a ser utilizado é a elaboração e análise do diagrama de Pareto. Para tal, foram determinadas categorias de falhas como em uma estratificação, levando em conta os componentes do elevador de canecas e a própria categorização feita em seu projeto, ambos apresentados no Anexo 1. O objetivo da utilização deste método de análise de dados é facilitar a observação de quais conjuntos de equipamentos apresentam a maior quantidadede paradas não planejadas e desse modo separar os componentes em grau de criticidade, o que será de grande importância para a realização do FMEA e elaboração do plano de manutenção. 29 3.4 Elaboração do FMEA - Análise de Modos de Falhas e Efeitos A partir do estudo do histórico de paradas do equipamento, Anexo 2, e da lista de componentes do equipamento, Anexo 1, foi possível elaborar um FMEA para o elevador de canecas. Além desses anexos, foram utilizados como referências os estudos de Baran et al. (2013) e Sant’Anna e Junior (2010) para determinar a estrutura do FMEA, sendo este dividido em três grandes categorias: falhas e efeitos, avaliação e ações preventivas. Com a elaboração deste método de análise de falhas será possível desenvolver um plano de manutenção completo, que contemple não só as falhas observadas no decorrer dos 3 anos de registro, como falhas características dos componentes que ainda não ocorreram para o equipamento em questão. Além disso, a determinação da escala de prioridade, que é baseada na frequência de ocorrências, criticidade da falha e facilidade de detecção, é de suma importância para o plano de manutenção. 3.5 Elaboração do plano de manutenção centrado em confiabilidade No presente trabalho o plano de manutenção elaborado será não só um guia de procedimentos, como uma ferramenta que visa manter a máxima produção possível. O plano indica o componente, o procedimento a ser realizado e a periodicidade da atividade. Além disso, foi determinada a divisão dos procedimentos em 4 estados do elevador: operando normalmente, energizado e movimentando sem carga, energizado e sem movimento e desenergizado. Essa separação foi feita para manter o equipamento funcionando o maior tempo possível, visto que sua parada interfere diretamente no fluxo produtivo da empresa, resultando em prejuízo financeiro. Os procedimentos de inspeção, reformas e trocas, assim como a determinação do intervalo de tempo em que essas devem ser realizadas, foram elaboradas tendo como base o estudo do FMEA construído para o equipamento, além das análises dos indicadores de manutenção e do diagrama de Pareto, que apontam o estado atual do elevador. 30 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES A partir das visitas técnicas e entrevistas não estruturadas realizadas junto a empresa de agronegócios, foi selecionado o sistema elevador de canecas EL060A como objeto de estudo de manutenção proposto. Uma análise inicial da sua lista de componentes, Anexo 1, e do seu histórico de paradas no período de 2016 a 2019, Anexo 2, mostrou a necessidade de aprofundamento na situação atual da manutenção. Sendo assim possível determinar as prioridades e criticidades do estudo. Só então, pôde-se dar sequência com a análise dos modos de falha do equipamento e a elaboração do plano de manutenção centrado em confiabilidade, como proposto inicialmente. 4.1 Análise preliminar 4.1.1 Indicadores de manutenção Para dar início a análise preliminar, buscando assim compreender qual é o atual estado da manutenção do equipamento, o histórico de manutenção do elevador foi analisado para determinar o tempo entre falhas e tempo de reparo executados. Para o cálculo do tempo entre falhas foram consideradas 12 horas para falhas que ocorreram no mesmo dia e nos demais casos 24 horas multiplicadas pelo número de dias. Chegou-se dessa forma a tabela apresentada no Apêndice A e a partir dessa foram calculados os indicadores de manutenção utilizando as equações (1), (2) a (3), respectivamente, MTBF, MTTR e Disponibilidade, sendo estes os indicadores mais usualmente citados na literatura. Seus valores são indicados na Tabela 2. Tabela 2 - Resultados dos indicadores. Fonte: Autoria Própria (2019). RESULTADOS POR PERÍODO ANO MTBF MTTR DISPONIBILIDADE 2016** 197,333 4,305 97,865% 2017 379,636 10,913 97,206% 31 2018 579,692 15,379 97,416% 2019** 366,000 25,140 93,573% ** - Resultado parcial do período registrado de falhas. Por seguinte, foi realizada uma análise estatística a partir dos tempos entre falhas de cada ano com o auxílio do software ProConf 2000, sendo possível obter os índices Confiabilidade e MTTF, o fator de forma e os limites de tempo em 10% e 50% das falhas ocorrem. Estes resultados, apresentados na Tabela 3, complementam a análise da situação atual do equipamento estudado. Além dos dados informados diretamente pelo software, foi necessário utilizar a tabela de Funções de Confiabilidade gerada pelo mesmo, adaptada no Apêndice B, com a qual foi realizada a interpolação dos valores de MTTF para obtenção das confiabilidades. No Apêndice C são apresentados os gráficos que descrevem o comportamento da confiabilidade de cada ano estudado. Tabela 3 - Resultados obtidos pela análise estatística dos tempos entre falhas. Fonte: Adaptado de ProConf 2000. RESULTADOS POR PERÍODO ANO MTTF CONFIABILIDADE γ t10 t50 2016** 207,778 30,695% 0,830 6,472 96,602 2017 389,053 33,265% 0,861 21,194 219,192 2018 582,073 35,298% 1,021 46,905 371,940 2019** 354,480 39,458% 1,959 57,512 277,330 ** - Resultado parcial do período registrado de falhas. O nível de significância apresentado nos dois testes de aderência indicou que a hipótese de que a população segue o modelo Weibull não pode ser rejeitada, corroborando sua utilização para a análise dos dados. Ambos os testes de aderência são realizados no próprio software. Ao observar o MTBF calculado na Tabela 2, índice base para a análise do desempenho do equipamento estudado, nota-se que no ano de 2017 houve um aumento do índice em relação ao ano anterior, assim como em 2018 em relação a 2017, indicando 32 que durante esse período o tempo entre as falhas foram maiores. Porém, a disponibilidade apresentada se manteve praticamente constante, pelo fato do MTTR ter aumentado proporcionalmente com o passar dos anos. Este aumento do MTTR, índice responsável pela eficiência da equipe de manutenção do equipamento, indica dificuldades na realização dos reparos dos componentes do elevador, podendo este fato estar relacionado à equipe ou a logística de aquisição e armazenamento de peças para reposição. A situação se agrava ao analisarmos os dados parciais de 2019, com novo aumento no indicador, resultando na redução observada de disponibilidade do equipamento. Em relação a Tabela 3, podemos observar que a confiabilidade do elevador de canecas EL060A permanece baixa nos períodos analisados. Porém, é possível notar que este valor aumenta constantemente, saindo de 30,695% em 2016 para 39,458% em 2019, o que aponta para um maior cuidado da empresa, a qual tem tomado medidas para aumentar a confiabilidade do equipamento. Os gráficos da Figura 8, plotados a partir do ProConf 2000 e chamados de papéis de probabilidade, apresentam a distribuição de falhas em cada ano analisado, tendo como parâmetros os valores de t10 e t50, limites de tempo em que 10% e 50% das falhas ocorrem. 33 Figura 8 - Distribuição de falhas nos anos de a) 2016, b) 2017, c) 2018 e d) 2019. Fonte: plotado no ProConf 2000. Analisando os gráficos da Figura 8, observa-se que a maioria das falhas ocorrem acima das 100 horas, sendo o índice t50 menor que este valor apenas em 2016. No período de 2019, representado pelo gráfico da Figura 8.d, nota-se uma modificação na distribuição de falhas, onde as falhas acontecem apenas após 100 horas de funcionamento, percebe-se assim que, diferente das demais distribuições, não existem falhas precoces. Com isso há uma melhora na confiabilidade, sendo possível obter um índice de 97% de confiabilidade em períodos de funcionamento inferior a 15 horas. Outro dado importante na Tabela 3 é o fator de forma γ, que permite mensurar em qual fase da vida útil o equipamento se encontra. Em 2016 e 2017 o γ é menor que um, apontando para uma fase de mortalidade infantil.Em 2018 o fator é praticamente igual a 1, indicando que o equipamento estava na fase de maturidade neste período. Além disso, temos que o fator de forma relacionado a 2019 está maior que 1, significando que o equipamento está em fase de mortalidade senil, na qual são exigidas maiores concentrações em manutenções preventivas e preditivas em busca de alongar a vida útil do equipamento. Portanto, com a análise dos dados de indicadores e fatores obtidos, conclui-se que apesar de boa parte dos resultados apontarem para o emprego de boas técnicas de manutenção e o aperfeiçoamento destas ao longo dos anos, a empresa ainda necessita de mudanças em sua gestão de manutenção a fim de aumentar a confiabilidade e disponibilidade do equipamento. 34 Com uma análise geral dos resultados dos índices, chega-se à conclusão que a empresa deve tomar medidas para aumentar o MTBF e ao mesmo tempo diminuir os índices MTTF e MTTR. O grande número de falhas precoces, principalmente nos anos de 2017 e 2018, significa que a empresa não está atuando corretamente com as manutenções preventivas e preditivas, gerando assim mais intervenções corretivas. Este entendimento é corroborado pelo histórico de paradas, que revela a desproporção entre as paradas por falha e as paradas programadas. Além dos valores apresentados para o fator de forma, o qual aumentou demasiada e rapidamente, passando da mortalidade infantil em 2017 para a mortalidade senil em 2019. 4.1.2 Análise do diagrama de Pareto A elaboração do diagrama de Pareto e sua posterior análise se mostraram essenciais para a determinação do índice de frequência de ocorrências das falhas abordadas no FMEA e consequentemente para a determinação da periodicidade dos procedimentos do plano de manutenção. Para tal análise, foram inicialmente determinadas categorias de falhas, levando em conta os componentes do elevador de canecas e a própria categorização em seu projeto. Estas categorias são apresentadas junto ao histórico de manutenção adaptado, no Anexo 2. Como pode ser visto no diagrama da Figura 9, alguns subconjuntos foram desmembrados devido a grande relevância do componente ou procedimento, como no caso dos rolamentos e mancais e o processo de lubrificação, que apesar de estarem diretamente conectados, são relevantes o bastante para serem estudados em separado. Além da lubrificação, as paradas por vazamento de soja foram categorizadas separadamente à estrutura, pois apesar de terem relação direta com esta, suas quatro ocorrências demandam certa atenção. 35 Figura 9 - Diagrama de Pareto período total. Fonte: Autoria Própria (2019). Analisando os resultados obtidos, é possível perceber que a maior parte das paradas não planejadas se deve a problemas de correia, associadas a quebras, queimas ou desalinhamento. É possível assim determinar que o fator quantidade de ocorrências torna a correia um ponto de alta prioridade da manutenção. Vale ressaltar que outros componentes podem trazer tanto prejuízo ao funcionamento geral da máquina quanto a correia, mesmo apresentado menos ocorrências, como os rolamentos e mancais, defeitos de sensores de monitoramento e problemas de lubrificação. Outro ponto interessante a ser analisado é a associação das paradas relacionadas a canecas à operações em outros subconjuntos em três casos, o que pode indicar uma menor prioridade para problemas relacionados ao recipiente transportador. Não sendo necessárias paradas emergenciais nas ocorrências menores relacionadas a canecas. Cabe ainda ressaltar o caso dos motores, equipamento de fundamental importância para o funcionamento do elevador de canecas, que por tal motivo recebe revisão recorrente por meio de paradas planejadas bimensais. A importância dessas revisões planejadas é clara quando observamos que não existem ocorrências de paradas não planejadas relacionadas a falhas no motor. Além das paradas planejadas para revisão do motor elétrico, existem paradas programadas de revisão geral, relacionada a integridade e funcionamento dos componentes do elevador. Essas, por contemplarem uma maior variedade de componentes, não são eficientes em evitar as paradas não planejadas. 36 Quando analisamos comparativamente o comportamento das falhas nos anos de 2017 e 2018, respectivamente Figuras 10.a e 10.b, podemos observar que a quantidade de falhas relacionadas a correias em 2017 destoa do restante das ocorrências do ano. Porém, no ano seguinte, 2018, as falhas nos componentes ocorrem de maneira nivelada, indicando que o grande problema enfrentado com a correia foi solucionado no período de um ano para o outro. Essa análise pode ser feita apenas com estes dois anos, visto que são os únicos períodos completos com dados armazenados. Figura 10 - Diagrama de Pareto do ano de a) 2017 e b) 2018. Fonte: Autoria Própria (2019). 4.2 FMEA- Análise de Modos de Falhas e Efeitos A partir da análise do FMEA elaborado para o elevador de canecas EL060A, Apêndice D, pode-se observar que além das falhas presentes no histórico de paradas do 37 equipamento, outras falhas características dos componentes foram levadas em consideração, de modo que o futuro plano de manutenção seja elaborado e empregado de forma completa. Um exemplo de falha sem precedentes no histórico do equipamento é a danificação do revestimento de proteção das chapas dos cabeçotes, componente fundamental para garantir a produtividade e aumento da vida útil da estrutura na qual este é aplicado. Após a determinação dos modos de falha, seus efeitos e possíveis causas, estas devem ser quantificadas de modo que possam ser ranqueadas por seu nível de importância. Para a avaliação das falhas foi previamente elaborada a tabela do Apêndice E, com 5 níveis de criticidade para cada índice de avaliação, a qual teve como base o histórico de manutenção do elevador e o trabalho elaborado por Sant’Anna e Junior (2010). A determinação das categorias em que melhor se enquadram as falhas estudadas baseou-se no índice de prioridade indicado pelo histórico de paradas do equipamento e em indicações dos fabricantes dos componentes. A partir da aplicação da Equação 4 nos índices de avaliação do FMEA, foram obtidos os valores dos números de risco das falhas analisadas. Com esses valores foi possível elaborar a tabela apresentada no Apêndice F, a qual apresenta a classificação das falhas com base neste índice geral. Pode-se observar ainda que os índices que causam maior impacto no valor do número de risco foram a severidade (S) e a detecção (D). Isto se dá pelo fato de não se identificar no histórico de paradas, nem nas pesquisas realizadas, falhas que ocorrem com alta frequência, logo, a maioria das falhas se apresenta com ocorrência improvável ou em um intervalo de tempo de 3 anos, com alguns poucos casos de ocorrências anuais. Analisando a classificação criada, pode-se observar que falhas relacionadas a mancais, rolamentos, correia e ao sensor zero speed apresenta maior importância, sendo seguidas por outros tipos de falhas em rolamentos, indicando que estes componentes devem receber inspeções com maior frequência no plano de manutenção. Já as falhas da parte inferior, com baixo grau de relevância, tanto de severidade como de facilidade de detecção, serão inspecionadas em intervalos de tempos maiores, reduzindo a quantidade de parada do equipamento e aumentando sua produtividade. 38 Como no caso das falhas de revestimento de desgaste danificado, vazamentos por buracos nas chapas da cabeça, corpo e pé do elevador e roletes guias danificados. A última etapa do FMEA é a determinação de ações preventivas, sendo estas tão importantes quanto os índices de avaliação, visto que servirão como referência para a elaboração dos procedimentos preventivos do plano de manutenção. Como pode ser visto na tabela do FMEA, as ações estipuladas
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