Prof. Dr. Miguel A. Sellitto

Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
disciplina: Manutenção cursos: Engenharia de Produção; Engenharia Mecânica. Prof. Dr. Miguel A. Sellitto

Gestão estratégica da manutenção

A Função Manutenção Definição clássica: É o conjunto de atividades paralelas à fabricação e/ou às operações de uma atividade empresarial, cujo objetivo é garantir os compromissos de produção e o cumprimento da missão da empresa; Se a missão está associada à fabricação de um produto ou prestação de um serviço, tem-se a Manutenção Industrial; Se a missão está associada ao projeto e ao uso de um produto ou serviço, tem-se a Assistência Técnica.

A Função Manutenção Definição mais recente: É o conjunto de atividades integradas à função produção que dá suporte tecnológico ao cumprimento da missão. Este suporte se dá ao menos: (i) na definição do uso ótimo dos ativos produtivos existentes, (ii) no gerenciamento da vida útil; e (iii) na evolução tecnológica destes ativos; Função Produção = Compras + Fabricação/Prestação + Vendas.

A Função Manutenção: três níveis de gestão
Operacional: corrigir os problemas, sanar os defeitos, otimizar o uso dos recursos produtivos; Tático: antecipar os problemas previsíveis, sanar ou ao menos prevenir os defeitos antes que aconteçam, otimizar o uso dos recursos necessários; Estratégico: transformar o contexto produtivo de modo a otimizar o cumprimento da missão.

A não-qualidade na manutenção
serviço falha conseqüência Transportes aéreos Colapsos em aeronaves ou equipamentos de terra Atrasos, perda de negócios, acidentes Médicos e de saúde Colapsos em equipamentos médicos ou de transporte Diagnósticos errados, perda de vidas Saneamento Colapsos em equipamentos ou dutos Desperdícios, saúde pública Energia elétrica Colapsos em equipamentos de geração e transmissão Segurança, produtividade Obras viárias Colapsos em equipamentos de produção ou transporte Acidentes, produtivi-dade, desperdícios

Relação da Função Manutenção com outras funções na organização
Logística RH Engenha-ria/P & D Fabrica-ção Marketing Manutenção Industrial Materiais de reposição, ferramentas Recruta-mento, seleção, treinamento de profissio-nais Arranjos industriais, novos processos, erros de projeto Plano de produção, rendimen-tos, modifica-ções em processos Cumpri-mento de prazos; programa-ção de entregas Assistência Técnica Materiais de reposição, ferramentas desloca-mentos e entregas ModificaçõesNovos produtos, erros de projeto e de funciona-mento Erros de fabricação Possibilida-de de novos negócios, modifica-ções em produtos

A Função Produção: visão de processo
Recursos variáveis: Materiais; Informação; e Energia. Recursos fixos: Instalações; e Pessoal. Processos de transformação clientes

Gestão do processo de produção
Recursos variáveis: materiais; informação; e energia. Recursos fixos: instalações; e pessoal. Processos de transformação clientes Logística integrada

Gestão do processo de produção
Recursos variáveis: materiais; informação; e energia. Recursos fixos: instalações; e pessoal. Processos de transformação clientes Marketing e assistência técnica Logística integrada Manutenção e engenharia industrial

Estudo de caso Formar grupos de trabalho;
Escolher uma empresa e um processo; Desenhar o esquema de gestão do processo de produção, localizar e individualizar a gestão da manutenção e da assistência técnica, se houver; Apresentar ao grande grupo e colher críticas.

Considerações sobre estratégias
Não existe estratégia certa ou errada: toda estratégia é mais ou menos válida para uma organização em um dado momento; A estratégia é situacional: pode variar de acordo com as alternâncias do ambiente de negócios; A estratégia é dinâmica: uma dada estratégia pode variar ao longo do tempo; A estratégia não é monolítica: uma organização pode ao mesmo tempo ter mais de uma estratégia, dependendo das particularidades dos processos.

Intervenções, estratégias, meta-estratégias de manutenção
Uma estratégia é formada por objetivos e cursos de ação sobre os quais um decisor pode optar; A estratégia é descrita pelo tipo de intervenção principal que o curso de ação escolhido prescreve; Para cada diagnóstico possível e recursos disponíveis, um curso de ação é mais indicado: a estratégia é um jogo de encaixes (puzzle-game); Meta-estratégias são definições maiores tomadas antes do diagnóstico e definirão como o diagnóstico será feito para se chegar às estratégias.

Tipologia das intervenções de manutenção
Defeito: há uma perda em alguma característica de qualidade do equipamento, tal como a produtividade, a segurança ou a qualidade do produto. É possível produzir, mas com ritmo, segurança ou qualidade reduzida; Quebra: o defeito é de tal monta que impede qualquer tipo de produção; A quebra se origina de um defeito, mas um defeito não necessariamente se torna uma quebra; Sempre é possível prever redundâncias e poka-yokes.

Tipologia das intervenções de manutenção
Ao menos duas escolas de gestão de manutenção influenciam a escola brasileira e oferecem definições com algumas divergências entre si: as escolas nipo-americana e européia; A definição tipológica afeta a estratégia: a tipificação das intervenções é relevante para o planejamento dos recursos e da estratégia de ação.

Escola nipo-americana
Emergência (breakdown ou shutdown): há perda total dos requisitos de qualidade da produção ou do serviço, o serviço de manutenção não pode ser programado; Corretiva: há perda parcial dos requisitos de qualidade da produção ou do serviço, o serviço de manutenção pode ser programado; Preventiva: intervenção originada de um plano pré-agendado.

Escola nipo-americana
Preditiva: intervenção originada de um diagnóstico, construído a partir de: Inspeção (check-list) ou medição; Modelos numéricos alimentados por medições; Modelos puramente teóricos (confiabilidade); Reforma (overhaul): intervenção com troca significativa de partes; Modernização (retrofitting): reforma com troca de tecnologia; Fonte: Maintenance Engineering Handbook, Higgins; Nippon Steel Corporation, Muroran Works.

Escola européia Corretiva: Opera até quebrar, a intervenção ocorre de forma não-planejada; Preventiva: intervenção originada de um plano pré-agendado; Preditiva: intervenção originada de um diagnóstico; Detectiva: intervenção em falhas ocultas; Engenharia de manutenção: identifica a causa da falha e modifica o projeto. Fonte: Monchy, 1989

Comparação entre as escolas
Nipo- americana Européia Emergência Corretiva Eng. Manutenção Preventiva Preditiva Detectiva

Estratégias de manutenção segundo a escola nipo-americana
O tipo de estratégia de manutenção é determinado pela classe do fenômeno que cerca a intervenção; A tipificação da estratégia permite especificar com mais precisão que recursos materiais e humanos são requeridos; A tipificação da estratégia torna possível inserir uma abordagem científica na gestão da manutenção.

Quebra consentida associada à emergência: Ações ocorrem após as quebras, admitindo apenas reparos imediatos (troca a peça A pela peça A); Não exige tempo para investigações nem melhorias; Adequada a equipamentos sem redundância ou sobra de capacidade; Alta disponibilidade, baixo custo, alta degradação do equipamento, antecipando a reforma.

Quebra consentida associada à corretiva: Ações ocorrem após as quebras, mas admite a correção de erros de projeto; Requer tempo para preparação, análise da falha e planejamento da melhoria; Adequada a equipamentos com redundância ou sobra de capacidade; Menor disponibilidade, maior custo, menor degradação do equipamento em relação à emergência.

Manutenção sistemática incondicional, associada à preventiva: Admite planejamento prévio e incondicional de serviços; Requer tempo para preparação; Adequada a equipamentos de alta importância ou com falta de capacidade; Alta disponibilidade, alto custo, baixa degradação do equipamento, postergando a reforma.

Manutenção sistemática condicional, associada à preditiva: Admite planejamento condicional de serviços por inspeções, monitorações e modelos de confiabilidade; Requer pouco tempo para preparação; Adequada a equipamentos de média importância ou com falta de capacidade apenas eventual; Menor disponibilidade, menor custo, maior degradação do equipamento em relação à preventiva.

Reforma (overhaul): Corrige a degradação do equipamento; Exige muito tempo para o planejamento; Modernização (retrofitting): Corrige a inadequação da tecnologia ao objetivo da empresa e envolve troca de sub-sistemas; Exige muito tempo para o planejamento.

Meta-estratégias Três cenários meta-estratégicos primitivos são observados na gestão da manutenção: manutenção centrada no equipamento: as decisões de manutenção são tomadas tendo em mente o que é bom para a máquina; manutenção centrada no processo: as decisões de manutenção são tomadas tendo em mente o que é bom para o processo; e meta-modelos de manutenção: as decisões de manutenção são tomadas tendo em mente modelos já propostos por especialistas.

Meta-estratégias Manutenção centrada no equipamento;
As necessidades dos equipamentos são atendidas, mesmo com risco para a missão. O processo cede espaço para a manutenção; Manutenção centrada no processo; As necessidades da missão são atendidas, mesmo com risco para os equipamentos. A manutenção aproveita as oportunidades cedidas pelo processo; e Meta-modelos de manutenção; As ações são baseadas em prescrições de boas práticas formuladas por especialistas e fabricantes.

Meta-estratégias Manutenção centrada no equipamento;
Ocorre quando a perda da quebra é superior ao valor do processo e não vale a pena assumir o risco. Ex.: ônibus e aeronaves; Manutenção centrada no processo; Ocorre quando a perda por quebra é inferior ao valor do processo e vale a pena assumir o risco. Ex.: máquinas operatrizes; e Meta-modelos de manutenção A manutenção adota um programa geral já testado em outras situações. Ex. TPM; CBM; RCM; MCN.

Alguns meta-modelos de manutenção
Manutenção produtiva: a intervenção é gerada por uma inadequação do desempenho ou da situação do equipamento em relação aos objetivos de produção. Corrige falhas de instalação e de projeto e interage e acompanha a evolução da operação, com equipes integradas operação-manutenção; Manutenção baseada em condição: a intervenção é gerada pela existência de um diagnóstico que aponta que há um processo de falha em andamento e uma data mais provável de ocorrência da falha. Há pouco tempo para a preparação.

Alguns meta-modelos de manutenção
Manutenção centrada em confiabilidade: a intervenção é gerada pela existência de um modelo teórico, com data mais provável de ocorrência de uma falha ou com a curva de perda de confiabilidade da operação. Há muito tempo para a intervenção; Manutenção centrada no negócio: a intervenção é gerada pela existência de uma necessidade negocial. Se determinada característica de desempenho for necessária para a estratégia do negócio (custo, qualidade, novos produtos), as ações de manutenção devem ser direcionadas para esta característica.

Estratégias mistas X Equipa-mento restringido
Equipa-mento não-restringido Produto de baixo valor Produto de alto valor emergência X preventiva corretiva preditiva reforma modernização

Cenários estratégicos mistos
X preditiva reforma corretiva modernização preventiva emergência Centrada no negócio TPM, RCM Centrada no processo Centrada no equipamento

Estudos de caso: em grupos
Escolha uma área de sua empresa e liste os equipamentos mais importantes; Preencha a matriz estratégica e faça um diagnóstico; Que estratégias a empresa usa? Que estratégias poderia usar? O que é possível propor de modificação para a empresa? Apresente ao grande grupo e receba suas críticas.

É restrição perma-nente?
Matriz estratégica É restrição perma-nente? É restrição eventual? Produto de baixo valor? estratégia atual Equip. 1 Equip. 2 Equip. 3 Equip. 4 Equip. 5 Equip. 6 estratégia indicada

Ligação com a estratégia de produção
A estratégia de produção persegue os seguintes objetivos: Redução de custo; Aumento de qualidade; Aumento na confiabilidade no prazo de entrega: preventiva; Aumento de flexibilidade; e Promoção da inovação.

Ligação com a estratégia de produção
Para cada objetivo de produção, é mais adequada uma estratégia de manutenção: Redução de custo: emergência; Aumento de qualidade: preditiva; Aumento na confiabilidade no prazo de entrega: preventiva; Aumento de flexibilidade: corretiva; e Promoção da inovação: modernização.

Prática individual Para sua empresa:
Coloque em ordem de importância (1 = menos; 5 = mais) os cinco objetivos estratégicos de produção; Coloque em ordem de freqüência (1 = menos executada; 5 = mais executada) as cinco estratégias de manutenção citadas; Calcule a distância absoluta total entre as importâncias e as freqüências (0 = alinhamento total entre as estratégias de manutenção e de produção).

Exemplo: indústria siderúrgica japonesa
Até 1954 Emergência Preventiva Produtiva Corretiva Preditiva após 87 TPM Mudanças principais no gerencia-mento Não há tarefas de inspeção e preventi-vas Manuten-ção faz inspeções, preventi-vas e controla terceiros Inspeção, melhorias pela operação, controles cen-tralizados Melhorias, terceiros e controles na opera-ção, refor-mas cen-tralizadas Diagnós-tico (CBM), controles do CBM e EM centraliza-dos Transferência total para ope-ração, só reformas centra-lizadas Quebras Alta Média Baixa Muito Baixa Degradação Custos Baixo Alto Médio Muito Baixo Tende a zero

Gestão de recursos de manutenção

Gestão de recursos de manutenção
A gestão dos recursos inclui: Recursos humanos: formação profissional, liderança e comando; Recursos materiais: equipamentos, materiais e peças-reservas; e Recursos de informação: apoio à análise e decisão.

Estrutura de comando de manutenção
Gerência de manutenção: Assessoria e apoio administrativo; Engenharia de manutenção; Planejamento e controle de manutenção; Melhorias em equipamentos existentes; Novos equipamentos; Mecânica e elétrica de campo; Emergência; Planejada; Terceiros e externos.

Oficinas internas e externas; Ferramentaria; Caldeiraria; Usinagem; Predial, refratários; Bobinagem e reparos em motores; Operações elétricas; Metrologia; Transportes e veículos.

Utilidades; Refrigeração industrial e predial; Administração de energéticos: geração e distribuição de vapor, de ar comprimido, da energia elétrica e gases industriais; e UPS´s: Uninterrupted Power Systems.

Recursos materiais Manutenção de campo: Oficinas:
ferramentas, instrumentos, desenhos, EPI´s; Oficinas: equipamentos fixos (tornos, fresas, etc.); equipamentos móveis (máquinas de solda, materiais de lubrificação e graxa, etc.); ferramentas e suprimentos (eletrodos, cabos, etc.); instrumentos (metrologia); EPI´s.

Recursos materiais Engenharia de manutenção:
redes de micros com AutoCad, para revisão e atualização de desenhos; mapoteca e biblioteca com documentação técnica; redes de micros e base de dados com sistema de apoio à decisão; e acesso aos sistemas de materiais, pessoal e produção.

Sistemas de informação
Sistemas transacionais: consulta ao almoxarifado; consulta à situação de pessoal; consulta ao plano de fabricação/operações; Sistemas de informações gerenciais (SIG): gestão por indicadores de desempenho; gestão por tomada de decisão pontual;

Sistema de apoio à decisão de manutenção
Plano Mestre de manutenção Pendências dos planos anteriores Intervenções preditivas e de confiabilidade Preventivas: vêm do sistema Corretivas pendentes: vêm das áreas Programação das equipes Histórico Back-log Resultados

Escolha uma área de sua empresa e liste os recursos mais importantes de manutenção; Recursos humanos: quantidade, formação, estrutura de comando; Recursos materiais: equipamentos, materiais, peças-reserva, almoxarifados; Sistema de informação; Apresente ao grande grupo e receba suas críticas.

Gestão de custos de manutenção e políticas permanentes

Gestão dos custos de manutenção
Os custos de manutenção podem ser agrupados em duas categorias: Mão-de-obra: própria, terceiros com alguma regularidade, terceiros eventuais, serviços específicos de terceiros; e Materiais: materiais de consumo permanente, de consumo eventual, peças-reserva e energéticos.

Custos com mão-de-obra
Própria: empregados e estagiários da empresa; Terceiros com alguma regularidade: contratos temporários, periódicos ou com escopo variável, tais como assistência técnica, serviços de usinagem, soldagem, bobinagem, etc.; Terceiros eventuais: contratações sob demanda, tais como mão-de-obra por hora ou por escopo para atividades de manutenção local ou de equipamento, instalação ou montagem, Serviços específicos de terceiros, tais como projeto, assessoria, consultoria, treinamento.

Custos com materiais Consumo permanente: materiais de baixo valor que são usados em grande quantidade, tais como tintas, graxas, eletrodos, lâmpadas; Consumo eventual: componentes de baixo valor, requisitados eventualmente, e que podem ser usados em várias posições, tais como rolamentos, engrenamentos, disjuntores, cabos; Peças-reservas: componentes e sub-sistemas de alto valor, que podem ou não ser usados, em poucas posições, mas que garantem segurança operacional, tais como transformadores, motores, caixas de transmissão, válvulas direcionais; Energéticos, tais como eletricidade, vapor, gases.

Apropriação de custos de manutenção
Ao menos dois métodos são observados nas empresas para a apropriação dos custos de manutenção: Centros de custos da empresa; Controle por tags dos equipamentos; Apurado o custo de manutenção, este é apropriado ao custo de produção.

Centros de custos: Toda contratação de mão-de-obra externa, requisição de material ao almoxarifado e requisição de compra deve informar o centro de custo destinatário da contratação; Se a contratação envolver mais de um centro de custo, o valor deve ser rateado segundo um critério; Toda mão-de-obra própria deve ser alocada ao centro de custo que recebeu o serviço; Mão-de-obra administrativa ou que envolve mais de um centro de custo deve ser rateada.

Controle por tags: Atribuem-se tag’s aos equipamentos na forma XXnnXXnnXXnn (área, equipamento, componente); P. ex.: Z03J01M02 representa: motor n° 2 do elevador n°1 da moagem n°3; Toda contratação deve conter o tag destinatário; Ao fim, o sistema de custos apropria o custo de manutenção de cada equipamento e o sistema de custos de produção os distribui aos produtos, segundo um critério de uso de equipamento.

Políticas permanentes na manutenção
Treinamento: conforme as inovações tecnológicas da empresa; conforme as inovações científicas e tecnológicas do meio ambiente da empresa: benchmarking; Racionalização do trabalho: tarefas inúteis: eliminam-se; tarefas úteis: racionalizam-se; tarefas racionalizadas: automatizam-se.

Segurança no trabalho e patrimonial: campanha permanente de prevenção de acidentes, uso dos EPI´s, saúde ocupacional, cidadania; mapeamento e redução dos riscos de acidentes pessoais, patrimoniais e ambientais; ergonomia e ergonomia ambiental; brigadas de incêndio e primeiros socorros;

Preservação ambiental: campanha permanente de valorização dos espaços de trabalho, do meio-ambiente; conservação energética através da CICE; e apoio a comunidades vizinhas às instalações fabris e de serviços; Integração com a comunidade.

Identifique o método pelo qual sua empresa apura e controla os custos de manutenção; Cite as políticas permanentes da sua empresa em relação a: Treinamento e desenvolvimento de recursos humanos; Produtividade; Preservação ambiental; e Segurança pessoal e patrimonial; Apresente ao grande grupo e receba suas críticas.

A terceirização na manutenção: o caso japonês

Manutenção e terceirização
A terceirização na manutenção surgiu no Japão no fim dos anos 1970: O Japão iniciava um período de alta competitividade; As indústrias japonesas receberam um número excessivo de encomendas e encontraram dificuldades, devido à falta de mão-de-obra; A alternativa que as empresas enxergavam era a imigração de trabalhadores, vetada pelo governo, devido à superpopulação; Como alternativa, foi proposta a criação de empresas especializadas em serviços específicos.

A lógica por trás da proposta é: Dificilmente uma empresa ocupa todos os seus trabalhadores o tempo todo na sua máxima habilidade; Dificilmente funcionários ociosos são dispensados ou tem a remuneração reduzida; Como não será reduzida em uma eventual ociosidade, a remuneração típica de um funcionário expressa a média e não o máximo serviço prestado; Devido à complexidade do ambiente empresarial, pode haver casos em que as habilidades faltantes em uma região estão sobrando em outra.

A alternativa foi a criação de empresas especializadas em um tipo de serviço, reunindo trabalhadores com uma dada habilidade; A nova empresa passa a prestar serviços às empresas que cederam trabalhadores: Como as empresas-mãe não usavam na totalidade as habilidades em questão, contratarão um número menor de horas do que cederam; A sobra de horas é oferecida às empresas da mesma região que requereram imigrantes.

Exemplo: a indústria siderúrgica
Em uma usina siderúrgica há habilidades específicas que não são usadas todo o tempo: Mecânico de ponte rolante, pintor de equipamentos industriais, instrumentista; Um profissional usa uma parte do tempo em outras habilidades: reparo e transporte de peças, lubrificação, pintura de prédios, troca de lâmpadas, etc; Agrupando os profissionais em uma única habilidade, a produtividade geral cresce por aprendizado e especialização da mão-de-obra.

Requisitos para o funcionamento do modelo
Densidade industrial; Ganho de escala em materiais e equipamentos: o custo baixa se a nova empresa crescer; Foco, especialização e expertise reconhecível; Ganho de produtividade na mão-de-obra; Mercado em expansão moderada; Se o mercado recua, a empresa-mãe tende a usar mais sua mão-de-obra própria. Se o mercado cresce muito, a empresa-mãe recontrata os funcionários, pois teme ficar sem o serviço.

Situações em que o modelo se aplica mal
Baixa densidade industrial; Baixa ocupação em materiais e equipamentos; Empresas generalistas; O serviço prestado pela nova empresa não é melhor do que o serviço original da empresa-mãe; Mercado recessivo e desemprego; Se a terceirização for usada como “quebra-galho” para desempregados ou redução de custos em tempo de recessão, a nova empresa não será reconhecida como uma alternativa permanente.

Relação do modelo com as estratégias de manutenção
resultado da empresa-mãe resultado da nova empresa oportunidade emergência muito bom muito ruim péssima corretiva bom ruim preditiva médio média TPM, RCM boa preventiva excelente

Evolução do modelo O gerenciamento da manutenção também se tornou um produto; A empresa-mãe pode transferir a integralidade do gerenciamento da manutenção para a nova empresa; As empresas gerenciadoras de manutenção tornam-se novas empresas-mãe, contratando empresas especializadas para o atendimento de seus clientes; O gerenciamento das empresas gerenciadoras de manutenção está se tornando tão complexo quanto o gerenciamento das empresas-mãe; Estratégias de TPM e RCM podem vir a ser boas oportunidades de negócio para estas empresas.

Enumere as terceirizações de serviços em manutenção que sua empresa executa; Compare com a tabela anterior e conclua: As terceirizações são satisfatórias? O que foi terceirizado e não deveria ter sido? O que não foi terceirizado e poderia ter sido? Apresente ao grande grupo e receba suas críticas.

TPM: Manutenção Produtiva Total

Manutenção Produtiva Total
Surgiu no Japão nos anos 1960 e foi modificada nos anos 1980; Foi trazida ao Brasil pelo Dr. Seiichi Nakajima; Busca da eficiência máxima no sistema de produção, com a participação de todos os funcionários; Um fundamento da TPM é a responsabilidade do operador na manutenção dos sistemas de produção: “Da minha máquina cuido eu”; A TPM busca construir no local de trabalho (gemba) mecanismos de prevenção de perdas baseados no ciclo de vida útil do sistema de produção.

Objetivo geral da TPM Formalmente, o objetivo principal da TPM é coordenar ações entre manutenção, operação e engenharia, buscando aumentar manutenibilidade, confiabilidade e disponibilidade de sistemas produtivos.

Objetivos específicos da TPM
Pessoal: Operador: deve ser capaz de desempenhar múltiplas funções, inclusive de manutenção; Manutentor: deve aprender a operar o processo e adquirir versatilidade, realizando tarefas mais nobres e acumulando funções; Inspetor de qualidade: deve ser capaz de resolver problemas operacionais, não apenas separar o que passa do que não passa; Projetista: deve ser capaz de resolver problemas de manutenção antes da construção da máquina.

Objetivos específicos da TPM
Equipamento: Altas confiabilidade e manutenibilidade; Alta qualidade no produto final; Alta competitividade no produto: desempenho elevado, entrega ágil, baixo custo.

Metas específicas da TPM
Eficiência global dos sistemas produtivos: Operar na velocidade nominal e produzir na taxa de projeto; Em sistemas antigos ou reformados, já não se conhece mais a taxa de projeto e, chegando-se a operar em até 50% da capacidade produtiva;

Gerenciar o ciclo de vida de equipamentos: Criação de estratégia de manutenção; Gerenciar a substituição e obsolescência de equipamentos; O operador recebe o encargo de limpeza, lubrificação e intervenções básicas e preventivas: a manutenção só faz reformas e modernizações;

Integração dos setores tecnológicos: Total cooperação para elevação da produtividade com a mesma capacidade instalada: decisões conjuntas entre operação, manutenção, engenharia, logística; Padronização reduz estoques, exigências de treinamento e tempo de posta-em-marcha; Gestão da armazenagem pode reduzir tempos entre falhas e até o reparo; Programas estruturados de sugestões e criação de times de trabalho de alta eficiência.

Indicadores que podem ser perseguidos pela TPM
Disponibilidade de equipamentos; Produtividade; Refugos e retrabalhos; Giro de estoques; Tempo até a entrega de pedidos; Reclamações de clientes; Custo de produção.

Indicador global: OEE Eficiência global do equipamento:
[Disponibilidade] x [Produtividade] x [Qualidade] = m1 x m2 x m3 m1 = [tempo disponível / tempo programado]; m2 = [produção real / produção nominal]; m3 = [produção aprovada / produção real]. Classe mundial: OEE >75%.

12 etapas para a TPM (Nagajima, 1993)
Declaração da Diretoria; Educação e treinamento generalizado sobre o programa; Construção da estrutura formal para gerenciar o programa; Formulação das diretrizes e das metas objetivas do programa; Formulação de plano para alcançar as metas; Início formal: o dia D.

12 etapas para a TPM (Nagajima)
Aumento da eficiência produtiva; Formação dos times; Manutenção autônoma; Estratégia de Manutenção; Controle inicial de equipamentos (EEC); Manutenção do nível adquirido; Extensão aos níveis administrativos; Extensão a saúde, segurança e ambiente; Começar de novo, em patamar mais alto.

Tipologia de perdas perseguidas pela TPM
Falhas e erros em equipamentos; Set-up’s e ajustes em equipamentos; Perda de tempo em partidas; Pequenas e inesperadas paradas; Queda de velocidade; Defeitos e retrabalhos.

Fatores que podem estar por detrás das perdas perseguidas pela TPM
Falhas crônicas em equipamentos; Decorrem de causas diversificadas e de difícil detecção: a relação entre a causa e efeito pode não ser óbvia, demandando investigação de causas complexas; As causas podem envolver mau uso do equipamento ou ambinete inadequado para a operação; As ações necessárias geralmente envolvem modificações importantes em equipamentos;

Falhas aparentemente ínfimas em equipamentos; Há uma tendência a negligenciá-las, mas podem assumir proporções de vulto: manchas, folgas, ruídos, aquecimento; Causam perda de rendimento e geram a longo prazo os defeitos crônicos; Pequenos desvios aparentemente têm pouco potencial para gerar quebras, mas lançam a semente da perda de confiabilidade do equipamento.

Falhas logísticas na operação; Perda de tempo esperando peças ou liberações administrativas; Desorganização da linha de produção, resultando em excesso de transporte e movimentação de peças; Eficiência energética baixa; Baixo rendimento em operações; Erros humanos em operações;

Considerações sobre quebras
A quebra ou falha é a interrupção das funções de um equipamento; Um dos fatores que causam quebras são os erros humanos: quebras diminuem quando ocorrem mudanças de atitudes de operadores; Deve-se abandonar a crença que quebras são inevitáveis e proteger os equipamentos; Muitas vezes, as causas das quebras só aparecem após as mesmas: um caminho para a redução de quebras é identificar as causas possíveis e prevení-las por modificações em equipamentos; Outro é a completa remoção das falhas ínfimas, antes que cresçam e originem quebras.

Considerações sobre quebras
Cinco tipos de diretrizes podem ser adotadas: Manutenção das condições básicas que o equipamento exige (aperto, lubrificação); Manutenção das condições básicas de operação (matéria-prima, ambiente); Dado um desvio, restauração imediata das condições nominais; Correção das fragilidades do equipamento; e Capacitação permanente do pessoal.

Pilares de sustentação da TPM
Manutenção Autônoma Manutenção Planejada Melhorias Específicas Educação e Treinamento Controle Inicial TPM Administrativo ECO-TPM Manutenção da Qualidade

Primeiro e segundo pilares
Manutenção autônoma: O principal objetivo do pilar é alcançar a máxima eficiência dos equipamentos, transferindo para os operadores a execução de reparos e inspeções, estabelecendo e mantendo rotinas de trabalho e antecipando problemas potenciais. Manutenção planejada: O principal objetivo do pilar é formular uma estratégia de manutenção, que seja capaz de aumentar a disponibilidade de equipamento e reduzir custo.

Terceiro e quarto pilares
Melhorias específicas: O principal objetivo do pilar é combater e erradicar as oito perdas, melhorando a eficiência global do equipamento; Educação e treinamento: O principal objetivo do pilar é desenvolver novas habilidades em operadores, manutentores e projetistas, voltadas principalmente ao pilar anterior.

Quinto e sexto pilares Manutenção da qualidade:
O principal objetivo do pilar é agregar atributos aos equipamentos que elevem sua capabilidade e aumentem o nível de qualidade do produto final; Controle inicial: O principal objetivo do pilar é tratar dos problemas que surgem em início de operação e causam a mortalidade infantil. Também incorpora a novos projetos soluções bem sucedidas em condições similares.

Sétimo e oitavo pilares
ECO-TPM: saúde, segurança, ambiente: O principal objetivo do pilar é alcançar a marca de zero acidente. Também objetiva construir um sistema de gerenciamento que garanta a preservação da saúde e do ambiente. Administrativo: O principal objetivo do pilar é identificar e remover desperdícios em atividades de gestão;

Escolha uma área de sua empresa e faça uma análise com vistas à TPM: Qual a situação das seis perdas? Qual a situação dos oito pilares? É possível estimar o OEE? Apresente ao grande grupo e receba suas críticas.

Manutenção Autônoma A manutenção autônoma talvez seja o aspecto da TPM mais visível no ocidente; A cultura ocidental foi receptiva a idéias do tipo: da minha máquina cuido eu; Manutenção planejada, melhorias específicas, controle inicial e demais pilares não chegam a ser novidade no ocidente; Um pré-requisito importante são os cinco sensos de organização, os 5S.

Manutenção Autônoma Operadores selecionados para MA devem ter (Nakagima, 1993): Capacidade para identificar anormalidades; Capacidade de tratamento e recuperação de anormalidades; Capacidade para definir se as condições de momento do equipamento são ou não satisfatórias; Capacidade de cumprir e fazer cumprir normas e procedimentos de manutenção (limpeza, lubrificação e inspeção).

Sinalização visual de anomalias
Operadores selecionados para MA devem ter (Nakagima, 1993): Capacidade para identificar anormalidades; Capacidade de tratamento e recuperação de anormalidades; Capacidade para definir se as condições de momento do equipamento são ou não satisfatórias; Capacidade de cumprir e fazer cumprir normas e procedimentos de manutenção (limpeza, lubrificação e inspeção).

Manutenção Autônoma A manutenção autônoma pode exigir oito passos para sua implantação (Nakagima, 1993): Preparação do ambiente e das pessoas; Limpeza e inspeção pelos operadores; Bloqueio de fontes de sujeira e acesso a locais escondidos; Montar padrão de limpeza, inspeção e lubrificação; Montar padrão de inspeção geral; Autorizar a inspeção autônoma; Padronizar a inspeção autônoma; e Autorizar o controle autônomo.

Manutenção Autônoma O papel da área de manutenção é dar suporte inicial aos operadores para a implementação da MA; À medida que a operação avança, a manutenção sai de cena; Os operadores encontram defeitos e os etiquetam; Etiquetas vermelhas: defeitos encontrados pelo operador e que devem ser resolvidos pela manutenção; Etiquetas azuis: defeitos encontrados e resolvidos pelo operador; A evolução da atividade pode ser medida pela proporção das etiquetas.

Sinalização visual de anomalias

Ações dos operadores Eliminação de sujeira, pontos de acúmulo de resíduos e pontos de vazamento crônico; Lubrificação, reaperto de porcas e parafusos; Detecção e análise de anomalias; Realização de reparos apontados pela inspeção; Identificar e eliminar defeitos latentes, ou seja, perigos potenciais mas que ainda não se materializaram; Melhorar a acessibilidade.

Ações dos operadores Desenvolver habilidades para melhorias e sentir-se gratificado por elas; Uso dos sentidos na detecção de problemas; Operadores devem sentir os equipamentos, combater a deterioração e usar controle sensorial na detecção de defeitos; Tato: aquecimento, vibração; Visão: desbalanceamentos, falta de componentes; Olfato: reações ou sobrecargas em andamento; Audição: sobrecargas e cargas em locais errados.

Padrões de limpeza, lubrificação e inspeção
Cronometragem dos procedimentos de limpeza; Programação de atividades de modo a otimizar o tempo do operador; Melhorar o acesso às áreas mais difíceis; Definir check-lists com os itens a inspecionar; Diagnosticar as causas das sujeiras e encontrar mais de uma solução para os problemas; Definir intervalo entre limpezas, lubrificações e inspeções.

Padrões de limpeza, lubrificação e inspeção

Padrões de inspeção geral
Feita em parte com máquina parada; O planejamento deve se valer de dados históricos de desempenho; Deve restaurar a máquina e aumentar a confiabilidade, retornando o mais próximo possível ao estado AGAN (as good as new); Se possível, deve incorporar melhorias de processo e tecnológicas.

Inspeção autônoma São separadas as atribuições da manutenção e da operação; São realizadas em períodos definidos ao longo do dia (por ex: etapas de 5 min.); A localização e os itens inspecionados devem ser claramente indicados. A inspeção deve ser baseada em checklist; Operadores são previamente treinados para inspeção autônoma e para a tomada de decisão perante anomalias; A prevenção da deterioração deve receber ênfase maior do que a inspeção; Reparos possíveis são feitos na hora; A detecção precoce de problemas deve ser ressaltada.

Controle autônomo Nesta etapa, a operação assume o controle definitivo sobre a manutenção dos equipamentos; Controle significa: Estabelecer periodicidades; Estabelecer prioridades; Estabelecer procedimentos; Controlar produtividade de mão-de-obra e de peças-reserva; Manter sistema de informação sobre o equipamento; Para a manutenção, resta o controle das reformas.

Duas práticas em ambiente TPM
TPM story: Documento que relata a evolução de uma máquina ou de parte segundo as atividades de TPM; Deve usar informação gráfica e visual e conter uma informação final objetiva (número de interrupções caiu de 12 para 2 por mês); Lições ponto-a-ponto: Transmite conhecimento em pequenas quantidades de informação transmitida de modo a que todos possam entender e aplicar, usando desenhos, figuras, fotos; Devem conter pequenas partes da máquina e abordar defeitos encontrados e idéias implantadas.

Práticas que decidem em ambiente TPM
Treinamento introdutório; Trabalho em equipe; Autonomia das equipes; Medição objetiva de resultados; Continuidade e firmeza de propósitos; e Respeito ao ambiente, saúde e segurança.

Estudo de caso: em grupos
Faça uma análise em sua empresa e apresente ao grande grupo: Qual a situação atual em relação à manutenção autônoma? Formule um plano de ação para implantar ou aprofundar ações de manutenção autônoma em uma área de sua empresa; Considere: seleção e treinamento de operadores, definição de tarefas, planos de inspeção e apresente ao menos um checklist de atividades; Relate uma TPM story.

Prof. Dr. Miguel Afonso Sellitto
Estratégias de Manutenção Baseadas na Confiabilidade de Equipamentos e Sistemas de Produção Industriais Prof. Dr. Miguel Afonso Sellitto

Integração com a RCM: 12 passos
Passo 1: Preparação do estudo; Passo 2: Definição e seleção do sistema; Passo 3: Análise funcional de falhas (FTA); Passo 4: Seleção de itens críticos; Passo 5: Coleta e análise de dados; Passo 6: Análise dos modos, efeitos e criticidade de falhas; Passo 7: Seleção de ações de manutenção; Passo 8: Determinação de intervalos de manutenção; Passo 9: Análise comparada de intervenções de manutenção; Passo 10: Tratamento de itens não-críticos; Passo 11: Implementação das ações; e Passo 12: Coleta de dados e atualização dos modelos.

A natureza complexa da falha
A análise de falhas em manutenção tem se valido de um conceito estudado na filosofia da ciência, a causação; A causação pode ser linear: Uma causa, um efeito, tratáveis isoladamente; Também pode ser não-linear: Muitas causas identificáveis e separáveis para o mesmo efeito, tratáveis por métodos numéricos; Muitas causas mutuamente dependentes, com relações imbricadas, tratáveis por métodos estatísticos.

A natureza complexa da falha
A causação não-linear tem características: Algumas vezes, é difícil separar o que é causa do que é efeito, o que é causado externamente, pelo ambiente, ou internamente, por falhas intrínsecas; Pode não ser necessária esta separação: pode ser suficiente conhecer como as relações se manifestam; Por exemplo, um eixo excêntrico é causa ou conseqüência de um mancal ou rolamento danificado? Como a variação da condição de carga, de ambiente e de uso afeta o comportamento do equipamento? Um modo de expressar esta mistura de relações é pela função taxa de falhas ou ROCOF do sistema produtivo.

Seis padrões de taxas de falhas
Padrão A: a curva da banheira; Padrão B: falhas por idade; Padrão C: acréscimos lineares nas falhas; Padrão D: degeneração inicial; Padrão E: taxa de falhas constante; e Padrão F: falhas iniciais.

Seis padrões de taxas de falhas
Fonte: Moubray, 1996

Análise da taxa de falhas: exemplo

Análise da taxa de falha: exercício

Padrão A: a curva da banheira
tempo l (t) maturidade mortalidade senil infantil

Padrão A: a curva da banheira
Mortalidade infantil: erros de projeto, de instalação, de especificação, de fabricação de peças, de montagem; Maturidade: variabilidade excessiva e fatores de segurança insuficientes, cargas excessivas, erros de operação; Mortalidade senil: degradação, fadiga, escoamento, corrosão.

Padrão B: falhas por idade
A capacidade inicia alta e decai com o tempo, até que não é mais suficiente para o serviço. tempo l (t) Vida útil idade das falhas

Padrão C: acréscimos lineares
O equipamento acumula fadiga e falha após n ciclos, n cada vez menor a cada falha. tempo l (t)

Padrão C: acréscimos lineares
N (ciclos) S (stress) Curva S x N para o instante da falha Distribuição de freqüência de falhas varia com o ambiente a carga

Padrão D: degeneração inicial
Resistência inicial aumenta se a curva normal do stress está abaixo das curvas S x N. tempo l (t) Resistência inicial

Padrão E: taxa de falhas constante
Processo de falha não tem memória, falhas são mutuamente independentes; a próxima falha não é afetada pela mais recente. tempo l (t)

Padrão F: falhas iniciais
Erros de projeto, de fabricação ou procedimentos de montagem e instalação. tempo l (t) Mortalidade infantil

Síntese dos padrões Taxa de falhas é relacionada à idade do equipamento: A, B e C; Existe um intervalo ótimo de intervenção; Taxa de falhas é independente da idade do equipamento: D, E e F; Inexiste um intervalo ótimo de intervenção.

Diferença entre vida útil e vida média
Distribuição de freqüência de falhas tempo Vida útil Vida média

Confiabilidade quantitativa: análise de Weibull

Confiabilidade A confiabilidade tenta dar respostas a perguntas, tais como: Qual é a disponibilidade do sistema? Como podem-se prevenir as falhas? intervindo no projeto, materiais, manutenção; Qual é o custo do ciclo de vida? Quais são os maiores riscos? as piores conseqüências e as maiores freqüências.

Modificações no projeto Fornecedores de componentes
Testes na fabricação Fabricação, montagem, inspeção final Distribuição Uso Informações de uso Modificações no projeto Fornecedores de componentes Projeto inicial Inspeção de entrada

Fornecedores de componentes Modificações no projeto
Testes na fabricação Fornecedores de componentes Inspeção de entrada Fabricação, montagem, inspeção final Distribuição Uso Informações de uso Modificações no projeto Confiabilidade Projeto inicial

A função confiabilidade R(t)
A confiabilidade se vale das populações de tempos até a falha (não-reparável) ou intervalos entre falhas de um item; Exemplo: Seja um parque de 30 máquinas com uma expectativa de uso de 20 anos e um ritmo de falhas de uma falha por mês; A população dos tempos até a falha é de 30 x 20 x 12 = tempos; Uma amostra de 50 tempos até a falha exige a observação de uma máquina por 50 meses ou dez máquinas por cinco meses. Confiabilidade de equipamentos industriais

Funções de confiabilidade
R(t): função de confiabilidade; Probabilidade de não haver falha entre 0 e t; F(t) = 1 - R(t): função de falhas acumuladas; Probabilidade de haver falha entre 0 e t; f(t): densidade acumulada de falhas; Probabilidade de haver uma falha entre [t + Dt]; h(t): função taxa de risco; Probabilidade de, dado que não houve falhas até t, haja uma falha em [t + Dt].

Relações entre as funções
Para um dado componente basta descobrir uma das 4 funções; As outras são deduzíveis teoricamente das relações de confiabilidade;

R(t) e f(t) para diversas h(t)
h(t) = l = constante: componentes eletrônicos; R(t) = e-lt; f(t) = le-lt, modelo exponencial negativo; h(t) = lt = linear: componentes mecânicos; R(t) = e-l(t2/2); f(t) = lte-l(t2/2), modelo de Rayleigh; h(t) = c1tc2 = exponencial: componentes submetidos à fadiga; R(t) = e-(t/q)g; f(t) = (g/q).(t/q)(g-1). e-(t/q)g, modelo de Weibull.

Confiabilidade de um item
Os tempos até a falha (equipamentos não-reparáveis) ou entre falhas (equipamentos não-reparáveis) são variáveis aleatórias (life data); Mesmo que se mantenham as condições de trabalho (ambiente, carga, etc.), o tempo até a próxima falha é aleatório e poderá seguirá uma distribuição de probabilidade; Weibull (primeiro a falhar, ocorre a falha), gamma (último a falhar, ocorre a falha), normal (falha se origina de uma soma de fatores), lognormal (falha se origina de uma multiplicação de fatores) e exponencial (falhas são independentes).

Cálculo da confiabilidade
É possível calcular a R(t) de: Um componente ou item, que tem um função de projeto, por exemplo, uma lâmpada; Um arranjo de vários exemplares de um mesmo item, que podem ser ligados em: Série, paralelo, ligação mista, redundância, stand-by; Um arranjo funcional, no qual grupos de diferentes funções são ligados em: Série, paralelo, ligação mista.

R(t) de um item Coleta-se um conjunto suficiente de tempos até a falha ou tempos entre falhas; Separam-se os dados pelo modo de falha ou juntam-se todos os dados para construir: Histograma dos tempos e papéis de probabilidades, cujos resultados indicam as distribuições candidatas; e Testes estatísticos de máxima verossimilhança, por software, que indicam a(s) distribuição(ões) mais verossímil(eis) e calculam a significância do ajuste; Para verificação, consulta a tabelas ou base de dados de fabricantes, tais como (

R(t) de um item e testes de vida (life data tests)
Dois tipos de dados, originados de dois tipos de testes: Amostras completas: o teste se completa quando o último item falha; Amostras censuradas: o teste se completa quando r itens, em n itens testados, falham ou quando um tempo t é alcançado; Recomenda-se o uso de software específico.

A distribuição de Weibull
Será a distribuição mais usada nesta atividade: É uma expressão semi-empírica obtida por Weibull em 1937 para os tempos até a falha de diversos materiais; Possui três parâmetros: t0 (tempo isento de falha), gama (g = fator de forma) e theta (q = fator de escala); As distribuições exponencial (g = 1), Rayleigh (g = 2) e normal (g = 3,2) são casos particulares da distribuição de Weibull; A distribuição de Weibull é a distribuição limite para a soma de distribuições limitadas à esquerda, tais como os tempos entre falhas; Se um item tem modos de falha com distribuições diversas, os mínimos tempos até a falha de todos os modos de falha seguem uma distribuição de Weibull. O tempo até a falha de um circuito série segue uma distribuição de Weibull.

Análise de Weibull Técnica concebida por Weibull, físico sueco, em 1937 e publicada em 1951; Coleta de amostras de tempos até a falha do objeto; Plotagem dos tempos em papel de probabilidade ou uso de software para verificação de aderência à distribuição de Weibull e estimativa de parâmetros. Havendo curvaturas ou R2 (coeficiente de determinação) distante de 1, tem-se contaminação de dados; Uso dos parâmetros da distribuição para definição do ciclo de vida do item, previsão de falhas e estratégia de manutenção; Uso de cálculos envolvendo custos e riscos para gerar ações como políticas de inspeção, reparos ou trocas.

Distribuição de Weibull
t0 = parâmetro de localização (tempo isento de falhas);  = parâmetro de escala (intervalo de tempo a partir de t0 no qual ocorrem 63,2% das falhas);  = fator de forma (classifica o modo de falha em estudo):  < 1: mortalidade infantil do item;  = 1: falhas aleatórias, zona de vida útil do item;  > 1: falhas por fadiga ou mortalidade senil do item.

Função densidade de probabilidade de falhas f(t) de Weibull

Função taxa de risco h(t) de Weibull

Curva da banheira

Curva da banheira: relação com estratégias de manutenção
g < 1 Mortalidade infantil: corretiva g >> 1 Mortalidade senil: preventiva mais reforma g  1, Maturidade: preditiva

A curva da banheira Representa como a taxa de falha de um equipamento evolui ao longo do ciclo de vida; 1ª etapa, mortalidade infantil: o equipamento tem erros de projeto ou de aplicação que são corrigidos, o intervalo entre as falhas vai ficando cada vez maior; 2ª etapa, maturidade: o equipamento é robusto, as falhas são aleatórias, causadas por agentes externos ao equipamento, o intervalo entre falhas oscila ao redor de uma média; e 3ª etapa, mortalidade senil: o equipamento entrou na fase de desgaste ou fadiga, o intervalo entre as falhas vai ficando cada vez menor.

A curva da banheira O modo de identificar em que ponto do ciclo de vida (curva da banheira) o equipamento está é modelar o tempo entre falhas pela distribuição de Weibull; 1ª etapa, mortalidade infantil: fator de forma << 1; 2ª etapa, maturidade: fator de forma ao redor de 1; e 3ª etapa, mortalidade senil: fator de forma >> 1; Para cada etapa da vida, uma estratégia de manutenção.

Estratégia de manutenção
Conforme a posição que o equipamento ocupa no ciclo de vida, na curva da banheira, escolhe-se uma estratégia de manutenção: Mortalidade infantil: estratégia corretiva, que identifica e sana falhas de projeto, de especificação ou de instalação; Maturidade: estratégia preditiva, para identificar o início do desgaste; e Mortalidade senil: estratégia preventiva, seguida de reforma, que repõe o item e recompõe o equipamento.

Exemplo: tempo entre falhas de mandíbulas de britadores
121 13/6 137 16/10 79 16/2 90 1/6 91 29/11 132 3/3 68 30/8 58 22/10 133 23/6 112 28/8 117 10/2 - 8/5 Intervalo entre falhas Data da falha

Tempo entre falhas de mandíbulas de britadores: histograma

Tempo entre falhas de mandíbulas de britadores: papel de probabilidade Weibull

Tempo entre falhas de mandíbulas de britadores: papel de probabilidade lognormal

Tempo entre falhas de mandíbulas de britadores: papel de probabilidade exponencial

Teste da verossimilhança Weibull
TESTES DE ADERÊNCIA Teste do Qui-Quadrado: c2 = 0,72 com 1 graus de liberdade Nível de Significância = 0,3968 Teste de Kolmogorov-Smirnov: DN = 0,2023 Nível de Significância = 0,1766 A hipótese de que a população segue o modelo Weibull não pode ser rejeitada.

Teste da verossimilhança lognormal
TESTES DE ADERÊNCIA Teste do Qui-Quadrado: c2 = 0,84 com 1 graus de liberdade Nível de Significância = 0,3596 Teste de Kolmogorov-Smirnov: DN = 0,2067 Nível de Significância = 0,2216 A hipótese de que a população segue o modelo lognormal não pode ser rejeitada.

Teste da verossimilhança exponencial
TESTES DE ADERÊNCIA Teste do Qui-Quadrado: c2 = 2,74 com 2 graus de liberdade Nível de Significância = 0,2546 Teste de Kolmogorov-Smirnov: DN = 0,2703 Nível de Significância = 0,024 A hipótese de que a população segue o modelo exponencial é rejeitada.

Modelo Weibull para os britadores
Parâmetro de Localização (t0) = 42,56; Estimativas não tendenciosas da Verossimilhança Máxima: Gamma = 2,24 (mortalidade senil, a próxima falha ocorrerá em um intervalo menor do que esta, sugerindo manutenção preventiva); Theta = 67,8697; 95% do Intervalo de Confiança: para Gamma = 1,10 até 3,12; para Theta = 48,78 até 93,79; t10 = 67,44, t50 = 100,19; MTTF = 102,67; média = 103,5 dias.

Distribuição de probabilidade da falha das mandíbulas dos britadores
MTBF: 102,6 dias, Média: 103,5 dias

Comparação entre o histograma e a distribuição de probabilidades

Taxa de risco de falha das mandíbulas dos britadores (padrão C)

Estratégia: intervenção preventiva
Solução de compromisso: Se a mandíbula for trocada antes da hora, desperdiça-se sua vida; Se quebrar, há perda de produção não-planejada; Para o modelo for Weibull, calcula-se um intervalo ótimo para a troca, que minimiza a soma entre a perda de vida útil da peça e a perda de produção; É necessário que se conheçam os parâmetros de Weibull (t0, gamma e theta) e os custos da troca programada da peça e da emergência (troca da peça mais perda de produção).

Aplicação do modelo: 1º caso

Aplicação do modelo: 2º caso

Observações sobre o método
Sobre os dados: Os dados devem ser exclusivamente de falha: dados de perda de produção por outros motivos devem ser retirados da amostra; Os dados atuais se referem a um único britador, mas poderiam se referir a diversos britadores, desde que de mesmo modelo; Sobre as distribuições: Se Weibull explicar os dados, a não ser que haja uma justificativa teórica, não é necessário testar outras.

Testes censurados 40 rolamentos foram instalados e acompanhados durante 140 dias; 30 falharam e 10 sobreviveram a 140 dias; Os tempos até a falha, em dias, são: 62; 65; 79; 82; 83; 85; 87; 90; 92; 95; 95; 95; 98; 99; 99; 101; 103; 105; 106; 108; 109; 109; 119; 120; 125; 126; 131; 132; 134; 139; 140+; 140+; 140+; 140+; 140+; 140+; 140+; 140+; 140+; 140+; O sinal + indica censura.

Histograma das falhas nos rolamentos

Papel de probabilidade Weibull para os rolamentos

Teste da verossimilhança Weibull para os rolamentos
TESTES DE ADERÊNCIA Teste do Qui-Quadrado: c2 = 2 com 3 graus de liberdade Nível de Significância = 0,5716 Teste de Kolmogorov-Smirnov: DN = 0,095 Nível de Significância = 0,2876 A hipótese de que a população segue o modelo Weibull não pode ser rejeitada.

Modelo Weibull para os rolamentos:
Parâmetro de Localização (t0) = 58,52 Estimativas não tendenciosas da Verossimilhança Máxima: Gamma = 1,73 (mortalidade senil, a próxima falha ocorrerá em um intervalo menor do que esta, sugerindo reposição preventiva); Theta = 67,3 dias; 95% do Intervalo de Confiança: para Gamma = 1,16 até 2,24; para Theta = 54,9 até 85,5; t10 = 76,9; t50 = 113; MTTF = 118,5.

Densidade de probabilidade de falha nos rolamentos

Taxa de risco para os rolamentos (Padrão D)

Estudo de caso: ônibus, item frágil embreagens, kms até a falha
1.375 18.924 30.017 36.204 43.682 53.308 69.983 86.645 1.383 21.494 30.914 37.301 48.765 54.549 71.523 88.134 1.597 21.994 31.236 37.926 49.404 59.551 72.075 94.288 3.104 25.205 31.317 38.040 51.050 59.602 75.061 97.396 4.034 26.009 31.553 38.588 51.459 62.072 75.886 98.942 4.602 26.242 33.236 38.729 51.594 64.105 75.924 99.405 7.258 26.484 33.871 39.371 51.664 66.901 78.724 8.555 27.910 34.243 39.453 52.252 69.382 82.235 16.729 28.569 35.748 40.772 52.861 69.621 82.631

Histograma 50000 100000 f(t) t: tempo

Papel de probabilidade

Parâmetros da distribuição
50.104 55.613 1,24 <g< 1,78 1,526 t10 e t50 MTBF q D confiança g t0 Estratégia de manutenção: intervenção preventiva

Intervalos ótimos de intervenção e riscos associados às quilometragens
91,4% x dano econ. 18.821 10 79,4% x dano econ. 75.000 22.726 7,5 57,3% x dano econ. 50.000 26.304 6 45,4% x dano econ. 40.000 29.643 5 32,3% x dano econ. 30.000 34.133 4 18,9% x dano econ. 20.000 36.110 3,7 7,03% x dano econ. 10.000 Inviável < 3,7 Risco ($) para o modo de falha Quilome-tragem Intervalo ótimo de intervenção Relação de custos corretiva/preventiva

Conclusões do caso A resposta foi coerente (g de referência em tabelas = 1,4); O maior problema encontrado foi a mistura de dados: a base de dados não foi preparada para modelos de confiabilidade (360 análises de falhas, 74 aproveitadas); Equipamentos com maior risco podem ser deslocados para operações de menor dano econômico.

Cálculo da disponibilidade de equipamentos

Disponibilidade Um sistema produtivo é um conjunto de componentes interligados conforme uma disciplina e que cumpre uma dada função; Um sistema produtivo deve estar disponível para uso: a qualidade de seu projeto pode ser medida pela disponibilidade; Disponibilidade é a probabilidade de que um sistema esteja disponível no momento em que for requisitado pela operação; A disponibilidade considera o tempo até a falha e o tempo até o reparo, representados pelos MTBF e MTTR.

Métodos para aumento da disponibilidade
Av(t) = MTBF/(MTBF + MTTR); Para melhorar a Av(t), duas abordagens são possíveis e complementares: Aceita-se que haverá falhas e reduz-se o MTTR através do projeto voltado à manutenibilidade; Reduz-se o número de falhas, o que aumenta o MTBF, através do projeto voltado à confiabilidade.

Aumento da manutenibilidade
A manutebilidade de um sistema é afetada pela facilidade com que seus componentes são repostos em caso de falha; A manutebilidade pode ser aumentada por: Arranjos físicos: chegar fácil ao local do reparo; Arranjos lógicos: método fácil para o reparo; A manutenibilidade é medida pelos modelos normal e lognormal para o TTR.

Arranjos físicos para reduzir os TTR
Acesso universal: Menores distâncias, menores alturas, menos obstáculos, menos esforços para abrir o equipamento; Reserva instalada: Ferramentas, equipamentos de movimentação e peças no local de uso; Diagnóstico remoto, via modem; e Redundância automática.

Cálculo do número de peças-reserva
Para formatos tipo E (distribuição exponencial), vale o modelo de Poisson homogêneo; x = número de quebras no intervalo t; l = taxa de quebras; K = [0; 1; 2; ...].

Exemplo: rolamento l = taxa de quebras = 5 quebras por ano;
t = tempo de ressuprimento = 3 meses; Com 3 peças-reserva, a segurança é maior do que 95%, com 4, maior do que 99%.

Cálculo do número de peças-reserva
Para formatos tipo A (distribuição de Weibull), vale o modelo de Poisson não-homogêneo; x = número de quebras no intervalo t; g = fator de forma; q = fator de escala; K = [0; 1; 2; ...].

Exemplo: ventiladores
g = 1,25; q = 120 dias; t = 60 dias Com 2 peças-reserva, a segurança é maior do que 95%, com 3, maior do que 99%.

Exercícios Calcular o número de peças-reserva para 95% de segurança para os itens a seguir; item A: Formato E; taxa de falhas = 0,1 falha/1.000 horas; tempo de ressuprimento = 3 meses; item B: Formato F; fator de forma = 2,4; fator de escala = 150 dias; tempo de ressuprimento = 90 dias.

Modelagem dos TTR Tal como o tempo entre falhas (TBF), o tempo até o reparo (TTR) de um equipamento é uma variável aleatória; É possível modelar o tempo até o reparo através de funções de distribuição de probabilidade; Há uma teoria que relaciona o tempo até o reparo a tarefas intelectivas (lognormal) ou a atividades seqüenciais (normal).

Exemplo: assistência técnica em um sistema de condicionamento de ar
Data Tempo de deslocamento (min) Tempo do serviço (min) 20/11 30 225 26/02 45 155 22/10 50 355 23/10 15 210 25/10 12 90 04/12 20 14/01 32 06/02 25 260 22/06 38 22/08 180 23/08 29/08 40 135 13/01 60 27/07 18 95 28/07 25/01

Histograma do transporte

Distribuição de probabilidade do transporte: normal

Histograma do serviço

Distribuição de probabilidade do serviço: lognormal

Indicadores de processo
minutos t 10 t 50 Valor esperado transporte 14,5 29 28,9 serviço 58,2 128 155 MTTR t 50 t 10 total 83,14 160,74 183,47 Significância do ajuste para o modelo lognormal = 12,3%

Cálculo da disponibilidade
Para o cálculo da disponibilidade de um equipamento é necessário modelar os intervalos entre falhas e os tempos até o reparo; Obtêm-se o MTBF e MTTR; e Calcula-se a Av = MTBF / (MTBF + MTTR)

Exemplo: estação de forjamento
Tempos em horas

Modelagens dos TBF e TTR
TBF: A hipótese de que a população segue o modelo Weibull não pode ser rejeitada; Nível de Significância = 0,1068; Parâmetro de Localização = 0,9814; g = 0,9793; q = 37,1939; MTTF = 38,5144 horas; TTR: A hipótese de que a população segue o modelo Lognormal não pode ser rejeitada; Nível de Significância = 0,2475; MTTR = 1,8211 horas; Av = 38,5144/ [38, ,8244] = 95,47%.

Formato da taxa de falha ajustada por Weibull: padrão F

Formato da taxa de falha ajustada pela exponencial: padrão E

Confiabilidade de sistemas de produção

Confiabilidade sistêmica
Um sistema é um conjunto de componentes interligados conforme uma disciplina e que cumpre uma dada função; Para que o sistema cumpra sua função, cada componente deve cumprir uma missão de hierarquia progressivamente inferior; A confiabilidade de um sistema depende da confiabilidade de cada componente e do modo como estes são conectados.

A confiabilidade de um sistema é afetada pela confiabilidade dos seus componentes e pelo tipo de interligação; A interligação entre componentes pode ser serial, paralela, k entre n ou outra, não-classificável; Para que se saiba qual componente reforçar, é necessário medir a importância de cada componente do sistema: o mais importante é prioritário para receber o reforço.

Inicia-se desenhando o RDB: diagrama em blocos da confiabilidade; No RDB, um sistema é dividido em blocos lógicos, cada um cumprindo uma função; Os blocos são conectados conforme a lógica que interliga suas funções; Nem sempre a conexão física é igual à conexão lógica; Define-se um tempo, por exemplo, 1 ano, e se calcula a confiabilidade de cada bloco em 1 ano.

Conexão série Um arranjo é conectado em série se o arranjo falha quando o primeiro bloco falha; A probabilidade de falha do arranjo série é a união entre as probabilidades de falha do primeiro bloco e do segundo bloco; A confiabilidade do arranjo série é a interseção das confiabilidades dos blocos; P falha série = P1  P2; R série = R1  R2 = R1 x R2; Para n blocos, R série = P Ri

Exemplo simplificado Seja um automóvel Gol 95;
O RDB é um arranjo série contendo: Comando e sinalização, motor, tração, habitáculo; O proprietário usou o veículo 300 vezes nos últimos 12 meses, com o seguinte histórico de falhas: Quatro falhas de comando e sinalização, duas falhas de motor, duas falhas na tração, sem falhas no habitáculo.

Exemplo simplificado: cálculos
R comando e sinalização = (1- 4/300) = 0,986; R motor = (1-2/300) = 0,993; R tração = (1-2/300) = 0,993; R habitáculo = 1; R veículo (1 ano) = 0,986 x 0,993 x 0,993 x 1 = 0,972

Conexão paralela Um arranjo é conectado em paralelo se o arranjo falha quando o último bloco falha; A probabilidade de falha do arranjo paralelo é a interseção entre as probabilidades de falha do primeiro bloco e do segundo bloco; A confiabilidade do arranjo paralelo é a união das confiabilidades dos blocos; P falha paralela = P1  P2; R paralela = R1  R2 = 1 - {(1- R1) x (1 - R2)}; Para n blocos, R paralela = 1 - P (1 – Ri).

Exemplo simplificado Um avião contém quatro turbinas. Basta que uma turbina opere para que a missão seja cumprida; O RDB é um arranjo paralelo de quatro blocos: tb1, tb2, tb3 e tb4, com o seguinte histórico de falhas em 1000 decolagens em 2 anos: Tb 1 = 4 falhas, tb 2 = 12 falhas, tb 3 = 8 falhas e tb 4 = 1 falha.

Exemplo simplificado: cálculos
R tb 1 = (1 - 4/1000) = 0,996; R tb 2 = (1 - 12/1000) = 0,988; R tb 3 = (1 - 8/1000) = 0,992; R tb 4 = (1 - 1/1000) = 0,999; R turbinas (2 anos) = = 1- [(1-0,996) x (1- 0,988) x (1-0,992) x (1-0,999)] =  1

Conexão combinada Um arranjo combinado pode ser dividido em sub-arranjos série e paralelos; A confiabilidade do arranjo é a união das confiabilidades dos sub-arranjos em série; ou; A intersecção das confiabilidades dos sub-arranjos em paralelo. R série = P Ai; ou R paralela = 1 - P (1 – Ai).

Exemplo numérico R1 R3 R4 R2 R5 R6 0,9865 0,93 0,90 0,992 0,819 0,91 0,85 0,96 0,98 R6 R5 R4 R3 R2 R1 Em que bloco aumentar 1 ponto percentual na confiabilidade, de modo a obter o máximo aumento possível na confiabilidade total?

Tomógrafo computadorizado
0,975 baixo arquivos alto MTTR Ri (1 ano) item R total (1 ano) computador interface detectores espelho rotativo fonte radiativa 0,908 0,965 0,980 0,994 0,996 0,995 Porque os itens de mais baixo MTTR tem mais baixa confiabilidade? E porque os itens a quem foi conferida alta confiabilidade tem MTTR alto?

Conexão k entre n Um arranjo k entre n falha quando o k-ésimo bloco falha; A confiabilidade do arranjo k entre n é a união entre as confiabilidades dos arranjos dos n blocos k a k; Quando a confiabilidade individual dos n blocos é diferente, o cálculo é de pouco interesse prático: Um caso particular de interesse é quando os n blocos possuem a mesma confiabilidade p; A confiabilidade do arranjo k entre n é a união das probabilidades de k dos n blocos não falharem;

Conexão k entre n: exemplo
Sejam quatro linhas de transmissão elétrica; São necessárias ao menos duas linhas para que a transmissão de energia cumpra sua missão; A confiabilidade individual é p = 0,95; A confiabilidade do arranjo 2 entre 4 é:

Aumento de confiabilidade
Algumas configurações aumentam intrinsecamente a confiabilidade: Paralelismo: o último componente a falhar causa a falha; Redundância: dois componentes tem a mesma função, porém um deles está apenas ativado, não está operacional; Residente ou stand-by: dois componentes tem a mesma função, porém um deles só é ativado quando o outro falha; Exemplos: Lâmpadas: são ligadas em paralelo; Alimentação elétrica e no-break são redundantes: o no-break está ativo, mas só entra em operação se a alimentação falha; Alimentação elétrica e gerador: o gerador só é ativado e só entra em operação se a alimentação elétrica falha.

Curvas de confiabilidade
R(t) tempo Configuração paralela: ambos os componentes têm a mesma R(t) componente conjunto

R(t) tempo Configuração redundante: um dos componentes têm a sua R(t) retardada, pois a ativação contribui menos do que a operação para a queda na confiabilidade. Componente ativo Componente redundante conjunto

R(t) tempo Configuração residente: um dos componentes têm a sua R(t) retardada, pois só se degrada quando entra em operação. Componente ativo Componente stand-by conjunto

Cálculo de confiabilidade de configurações aumentantes
Paralelismo: R total = {1 – (1 – R1).(1 – R2)}; Redundância: R total = {1 – (1 – R1).(1 – R2 red.)}; Residente ou stand-by: R total = {1 – (1 – R1).(1 – R2 res.)}.

Exemplos e cálculos Dados: R1 (1 ano) = 0,95; R2 (1 ano) = 0,9; R2 (1 ano redundante) = 0,95; R2 (1 ano residente) = 0,99; 1. R1 em paralelo com R2: R total = 1 – (1-0,95).(1-0,9) = 0,995; 2. R1 em redundância com R2: R total = 1 – (1-0,95).(1-0,95) = 0,9975; 3. R1 com R2 residente: R total = 1 – (1-0,95).(1-0,99) = 0,9995.

Estudo de caso Escolha um equipamento relevante para o resultado da empresa; Para o equipamento escolhido, colete os tempos entre falhas e os tempos até o reparo; Coloque no software ProConf e faça a análise de Weibull e a análise do reparo; Qual o ponto no ciclo de vida em que o equipamento se encontra? Qual a estratégia de manutenção indicada? Calcule o intervalo entre intervenções preventivas e/ou o prazo de garantia do equipamento; Calcule a disponibilidade do equipamento.

Referências bibliográficas
Higgins, R. Maintenance engineering handbook, Mc Graw Hill, N. York, 1995. Lafraia, J. Manual de confiabilidade, mantenabilidade e disponibilidade, Qualitymark, R. Janeiro, 2001. Monchy, F. A função manutenção. Durban, S. Paulo, 1989. Moubray. Reliability-centred maintenance. Oxford: Butterworth Heinemann, 1997. Nepomuceno, L. Técnicas de manutenção preditiva – v. I e II, Edgard Blücher, S. Paulo, 1989. Oliveira, L.; Sellitto, M.; Verdi, R. Gerenciando estrategicamente a manutenção de uma organização de transportes com base em um sistema de informações. Revista Análise, v.13, n.1, p , 2002. Rausand, M.; Hoyland, A. System reliability theory. N. York: Wiley Interscience, 2004. Sellitto, M.; Borchadt, M.; Araújo, D. Manutenção centrada em confiabilidade: uma abordagem quantitativa. Anais do XXIIº ENEGEP. Curitiba: 2002. Sellitto, M. Formulação estratégica da manutenção industrial com base na confiabilidade dos equipamentos. Revista Produção, v.15 n.1, p , 2005. Siqueira, I. Manutenção centrada em confiabilidade. R. Janeiro: Qualitymark, 2005.

Boa sorte e conquistas em suas estratégias de manutenção
DONNA: possono fare domande chiedendo se sono sposate, se si sposano, se vogliono avere figli. Ci si può riservare il diritto di non rispondere in quanto domande personali

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