2.9 ESPECIFICAÇÃO OSA-CBM

OSA-CBM (Open System Architecture for Condition-Based Maintenance) é um conjunto de especificações de uma arquitetura padronizada para manipulação de informações em sistemas de manutenção baseada em condição (MBC). Foi desenvolvida em 2001, por um grupo de empresas e centros de pesquisa, tais como Boeing, Caterpillar, Rockwell Automation, Laboratório de pesquisas aplicadas da Universidade Estadual de Pennsylvania, e MIMOSA (Machinery Information Management Open Standards Alliance), cobrindo uma extensa gama de aplicações industriais, comerciais e militares.

Os projetistas de sistemas de manutenção baseada em condição devem lidar com a tarefa de integrar uma variedade de componentes de software e hardware, bem como desenvolver uma interface para estes componentes. OSA-CBM simplifica este processo especificando uma arquitetura padrão para implementação de sistemas de manutenção baseada em condição (MIMOSA, 2006). O padrão OSA-CBM é um sistema de especificações não proprietário cuja proposta é dividir o software e o hardware para a MBC em módulos funcionais que possuam uma interface bem definida entre si cujos benefícios seriam, segundo a organização MIMOSA (2006):

9 Aumento da facilidade de upgrade dos sistemas e componentes; 9 Componentes de software e hardware intercambiáveis;

9 Uma comunidade de fornecedores mais ampla;

9 Um maior leque de escolhas tecnológicas para o usuário; 9 Desenvolvimento mais rápido de tecnologias;

9 Redução de preços.

apresentado na Figura 2.14. O modelo em camadas proporciona uma divisão dos módulos do sistema em grupos de acordo com sua tarefa, onde cada camada acrescenta um nível de abstração sobre camada inferior (Silva Filho, 2002).

As camadas hierárquicas representam uma transição lógica ou um fluxo da saída dos sensores para a camada de tomada de decisão, através das camadas intermediárias. A camada de apresentação é uma exceção dentro da arquitetura, pois pode obter dados diretamente de qualquer outra camada (Souza, 2006).

Uma breve explicação sobre cada camada é apresentada a seguir, conforme descrito por Bengtsson (2004):

Figura 2.14- Camadas do modelo OSA-CBM.

1. Módulo sensor: O módulo sensor é constituído por transdutores ou dispositivos de aquisição de dados. O transdutor recebe informações na forma de uma ou mais quantidades físicas e as converte em estímulos capazes de serem transmitidos; 2. Processamento de sinal: A camada de processamento de sinal recebe os dados dos

transdutores ou demais dispositivos de aquisição de dados e realiza transformações e extração de características adicionais acerca do sinal recebido. A saída desta camada inclui dados filtrados digitalmente, cálculos de freqüência, espectro, sinais virtuais, ou outros recursos de manutenção baseada em condição;

tempo-real, os dados provenientes da camada de processamento de sinal e os compara com valores previamente estabelecidos. Se necessário esta camada também está apta a gerar sinais de alerta baseados nos limites operacionais determinados;

4. Avaliação de saúde: Esta camada avalia se a condição de funcionamento do sistema, subsistema ou componente monitorado está degradada e, caso positivo, sugere possíveis causas para a eventual falha e gera registros de diagnósticos; 5. Prognósticos: A camada de prognóstico prediz a condição futura do sistema,

subsistema ou componente monitorado baseado na estimação do efeito das falhas diagnosticadas;

6. Tomada de decisão: A função primordial desta camada é prover, mediante as informações recebidas da camada de prognóstico, recomendações de ações de manutenção ou alternativas de como atuar sobre o sistema, subsistema ou equipamento visando completar a missão a que se destina;

7. Apresentação: A camada de apresentação recebe dados de todas as camadas anteriores. Esta camada é a interface entre o usuário e os outros módulos de um sistema MBC. É, portanto, possível através desta camada obter informações acerca de todas as outras.

De acordo com Byington (2004), os primeiros sistemas MBC desenvolvidos segundo as especificações OSA-CBM foram aplicados na detecção e análise de falhas em navios da marinha dos Estados Unidos. Estes sistemas eram dotados de módulos de aquisição de dados, a partir de dispositivos concentradores, módulos de processamento de sinal, além de diversas técnicas de classificação de falhas e diagnósticos, as quais variavam desde simples estabelecimento de limiares de alarmes até algoritmos de correlação. Dentre estes sistemas é importante destacar o sistema ICAS (Integrated Condition Assessment System - Sistema integrado de avaliação de condição), atualmente instalado em mais de 100 embarcações norte-americanas. Tipicamente, o sistema ICAS recebe dos barramentos de controle todas as informações pertinentes do processo, realiza monitoração de condição e diagnósticos e os transmite aos sistemas de gestão, tais como Engineering Operational Sequencing System (EOSS), Planned Maintenance System (PMS), e Integrated Electronic Technical Manuals (IETMs), os quais inferem recomendações de manutenção específicas a partir das informações recebidas.

Atualmente, diversos sistemas têm sido desenvolvidos baseados na arquitetura OSA-CBM. Tais sistemas oferecem inúmeros avanços tecnológicos, utilizando, inclusive, técnicas de inteligência artificial. Garga et.al (2001) desenvolveu um sistema de manutenção baseada em condição definido através de camadas do modelo OSA-CBM e caracterizado pela realização de prognósticos baseados em modelos físicos e aplicações de redes neurais. Naedele et.al (2005) concebeu um sistema multi-agente, baseado no modelo OSA-CBM, composto por nove camadas: aquisição de dados, monitoração de condição, detecção, diagnóstico, prognóstico, prognóstico & controle, prognóstico sistêmico & controle, otimização dinâmica/controle multi-variável, e controle adaptativo/reconfigurável.

A especificação OSA-CBM foi utilizada como modelo de referência para elaboração do sistema inteligente de manutenção preditiva descrito no presente trabalho. Uma diferença entre este sistema desenvolvido e os demais encontrados na literatura está na forma de concepção das camadas de processamento de sinal, monitoração de condição e avaliação de saúde, as quais utilizam técnicas de sistema especialista baseado regras de produção. Outra diferença é a integração da arquitetura cliente-servidor, em que o servidor é responsável pelo processamento inteligente do sistema, e o cliente pela interface com o usuário disponibilizando informações para toda a rede. Por fim, o sistema em estudo destaca-se também por apresentar na camada de tomada de decisão procedimentos de manutenção relacionados a cada modo de falha específico. Tais procedimentos são oriundos de uma análise detalhada dos os modos e efeitos de falha (FMEA) dos equipamentos.

3 - METODOLOGIA

O objetivo deste capítulo é apresentar uma descrição da metodologia utilizada para o desenvolvimento de sistemas inteligentes de manutenção baseada em condição. O capítulo apresenta o escopo de aplicação da metodologia proposta e a abordagem do modelo de referência OSA-CBM utilizada para a sua concepção. São detalhados os procedimentos com que cada um dos módulos deste modelo foi aplicado à metodologia.