METODOLOGIA PARA A SELEÇÃO OTIMIZADA DE INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO UTILIZADOS NA GESTÃO DA MANUTENÇÃO ESTUDO DE CASO EM ORGANIZAÇÕES NO RECIFE

METROSUL IV – IV Congresso Latino-Americano de Metrologia “A METROLOGIA E A COMPETITIVIDADE NO MERCADO GLOBALIZADO”

09 a 12 de Novembro, 2004, Foz do Iguaçu, Paraná – BRASIL Rede Paranaense de Metrologia e Ensaios

METODOLOGIA PARA A SELEÇÃO OTIMIZADA DE INSTRUMENTOS DE

MEDIÇÃO UTILIZADOS NA GESTÃO DA MANUTENÇÃO – ESTUDO DE

CASO EM ORGANIZAÇÕES NO RECIFE

José Roberto da Costa Campos

José Eduardo Ferreira de Oliveira

, Luis Cordeiro de Barros Filho

.

1

UPE Escola Politécnica de Pernambuco, Rua Benfica 455, Recife, Brasil. jrcampos@upe.poli.br

2

CEFET-PE Centro Federal de Educação Tecnológica de Pernambuco, Av. Prof. Luiz Freire, 500, Recife, Brasil.

jefocefetpe@yahoo.com.br

3

UPE Escola Politécnica de Pernambuco, Rua Benfica 455, Recife, Brasil.lcordeiro@upe.poli.br

Resumo: O objetivo deste trabalho é apresentar uma metodologia para a seleção otimizada de instrumentos de medição utilizados em mensurandos típicos da manutenção. Mostrar-se-á que é possível obter ganhos significativos da eficiência operacional e conseqüentemente da produção, quando é realizado o diagnóstico de critérios formais de seleção de instrumentos de medição sob o ponto de vista metrológico. Tais critérios possibilitam reduzir a manutenção e obter um ganho de produção, tempo e qualidade. Será apresentada ainda, uma pesquisa com exemplos reais obtidos por profissionais ligados à manutenção industrial.

Palavras chave: Metrologia, confiabilidade, manutenção

1. INTRODUÇÃO

O desenvolvimento de um processo ou gestão na indústria passa fundamentalmente pela análise dos dados a respeito de determinado evento ou conjunto de eventos. Através de exemplos reais do setor industrial, obtidos através de profissionais que atuam na Engenharia, será mostrado que os sistemas de medição possibilitam indicar possíveis falhas, apontando a necessidade de correção, principalmente quando se atua num ambiente em que a conseqüência desta é grave para o processo de produção, podendo levar a possíveis acidentes, além da improbabilidade do sistema, trazendo como conseqüência perda da produtividade empresarial, devido às exigências da competência técnica, qualidade total, rastreabilidade e confiabilidade metrológica que envolvem os produtos e processos.

. 2. MENSURANDOS TÍPICOS DE MANUTENÇÃO

A Engenharia, incluindo a Engenharia da Gestão de processo e manutenção, começa o seu cálculo a partir de dados que são obtidos por medição e avaliação dos resultados empresariais da Gestão de processo e de manutenção realizada por indicadores de Total Productive Maintenance (TPM) que é obtida pelo rendimento operacional global conforme exposto na Figura 1.

Figura 1. Diagrama esquemático utilizado pela engenharia de gestão para a avaliação de mensurandos

A Gestão de processo e de Manutenção, em particular o TPM, define como uma das medidas de produtividade de uma empresa, o índice de rendimento operacional global (ROG). E preciso então quantificar, isto é medir, as perdas por paradas e perdas por defeito (ITO), as perdas por queda de velocidade de funcionamento (IVO) e a quantidade de peças boas em relação ao total de peças produzidas (IPA) (BARROS e LEÃO, 1999). A figura 2 apresenta a proposta para a classificação de mensurando típico de processo e manutenção. A quantificação destes mensurandos é expressa por duas parcelas: a) o

chamado resultado base (RB), que corresponde ao valor central da faixa onde deve situar-se o valor verdadeiro do mensurando e b) a incerteza da medição (IM) (ISO GUM, 2004), que exprime a faixa de dúvida ainda presente no resultado, provocada pelos erros presentes no SM e variações do mensurando. Este resultado deve sempre ser acompanhado da unidade do mensurando. Assim, o resultado de uma medição (RM) e expresso pela equação 1.

RM = (RB ± IM) [unidade]. (1)

2.1 Perdas por parada e por defeitos (ITO) e perdas por queda de velocidade de funcionamento (IVO)

A grandeza (ITO) é a probabilidade de um equipamento ou sistema estar em condições de operar, dentro dos limites para o qual foi especificado, no instante em que for solicitado. É o mesmo que medir a confiabilidade definida como a probabilidade de um equipamento ou sistema, em perfeito funcionamento no instante inicial de observação de não falhar dentro de um intervalo tempo t. A freqüência com que as falhas ocorrem é usada como parâmetro para a formulação matemática da confiabilidade R(t) e é chamada de taxa de falhas.

Figura 2. Classificação do mensurando típico da manutenção

A predição da confiabilidade é baseada na suposição do conhecimento desta taxa de falha dos componentes individuais, sendo possível calcular a confiabilidade do sistema. A duração da vida T é geralmente quantificada na grandeza tempo para os componentes e para os equipamentos e sistemas por percurso ou quantidade de produto fabricado neste tempo T. Este é o ponto de início, pois sua quantificação só é obtida experimentalmente por meio dos ensaios.

A Medição de grandezas para ser eficiente (IVO), faz-se necessário o controle paramétrico de processo cujo objetivo é controlar a qualidade das características dos produtos.

A tolerância de parâmetro do processo é obtida a partir do conhecimento da tolerância do produto (projeto do produto). O erro de medição no ajuste do parâmetro do processo reflete na forma de quanto maiores os erros de medição, maiores as variações na qualidade dos produtos manufaturados. É necessário ainda determinar o intervalo ótimo de medição com fins de ajustar ou restabelecer processos que se encontram fora de controle. A medição dos parâmetros de processos de produção monitora a velocidade do mesmo e, portanto, é a única que é indispensável para todos os tipos de processo e manutenção.

2.2 Índice de produtos aprovados (IPA)

.

O resultado de medição para controle de qualidade é em geral apresentado em gráficos de controle estatístico de processo como a da figura 3. O papel do controle de qualidade é medir a peça produzida, comparar o resultado com a respectiva tolerância e classificar a peça como aprovada, quando encontra-se dentro da tolerância especificada, ou rejeitada, caso contrário. Entretanto, qualquer sistema de medição apresenta erros, produzindo resultados com incertezas. Do ponto de vista metrológico, quanto menor a incerteza do sistema de medição usado para verificar o atendimento a uma dada especificação, melhor.

Figura 3. Esquema dos gráficos de controle

Para a medição de grandezas dos produtos, deve-se conhecer o deve-seu intervalo de tolerância (IT). O IT é o intervalo (ou faixa) de tolerância desejável para a grandeza mensurável, sendo dado pela equação 2, onde LST é o limite superior da tolerância e LIT é o limite inferior da tolerância.

IT = LST – LIT. (2) A incerteza da medição é necessária para definir os limites de aceitação, em conformidade com a especificação. Porém, em função da sua existência, surgem zonas de dúvidas, isto é, regiões onde parte da faixa de valores correspondentes ao resultado da

medição estariam dentro e parte estariam fora da tolerância. Só é possível afirmar que a peça atende à tolerância se estiver dentro da denominada zona de aceitação (ou zona de conformidade). Note que a zona de aceitação é menor que a tolerância original de um valor correspondente a duas vezes a incerteza de medição do sistema de medição. Há portanto, a necessidade da definição dos limites LIA e LSA. Os limites de aceitação são usados para classificar se peças estão dentro da faixa de conformidade. Se a relação: LIA ≤ RB ≤ LSA for obedecida, a parte medida será considerada aceita, isto é, em conformidade com a tolerância. Se não obedece à condição, mas está dentro da faixa de dúvida representado por hachura na figura 4, não é possível afirmar, que seja uma peça dentro ou fora da especificação e, conseqüentemente, não pode ser comercializada. Se estiver na zona de rejeição, é possível afirmar com segurança que está fora da especificação estabelecida pela tolerância.

A incerteza da medição deve ser calculada para determinar as condições de medição dada pelas equações 3 e 4, onde LIA é o limite inferior de aceitação, LSA é o limite superior de aceitação, LIT é o limite inferior de tolerância, LST é o limite superior de tolerância e IM é a incerteza da medição.

LIA = LIT + IM (3)

LSA = LST – IM (4)

Figura 4 Intervalo de tolerância. U= 1/10

3. CRITÉRIOS DE SELEÇÃO DE INSTRUMENTOS. A proposição do referido trabalho é apresentar uma metodologia para seleção de instrumentos de medição utilizados pela Gestão da manutenção na indústria, através da Identificação e definição de mensurandos típicos do processo industrial e manutenção, e enquadramento através do método de grandezas de influência ou método com predominância do Instrumento.

O conhecimento das técnicas de manutenção foi concatenado com as técnicas de Metrologia, Normalização e Qualidade, permitindo a elaboração do diagrama da figura 5 (Campos, 2004). Este diagrama pretende auxiliar no entendimento de como as ferramentas metrológicas podem ajudar no

desempenho das melhorias de TPM por permitir quantificar e validar dados dos mensurandos de processos e da manutenção, como mostra o desenvolvimento e a inovação deste trabalho com a criação do critério de classificação do mensurando típico do processo e da manutenção correlacionado com as variáveis do Rendimento Operacional Global (ROG).

Figura 5. Diagrama esquemático da metodologia para classificação dos mensurandos típicos de manutenção

. Para expressar o resultado da medição RM são consideradas atualmente duas situações, conforme apresentado na figura 6. Devido a isto, o valor atribuído a um mensurando obtido por medição deve indicar claramente, se ele se refere ao resultado não corrigido ou ao resultado corrigido; e se tem apenas uma indicação ou se corresponde ao valor médio de varias medições. A expressão completa do resultado de uma medição deve incluir ainda informações sobre a incerteza da medição

O primeiro método onde no resultado são consideradas as grandezas de influências externas e é o que está de acordo com o estabelecido pelo ISO GUM (ISO GUM, 2004). Este é o método recomendado pelas Instituições Internacionais e no Brasil pela Associação Brasileira de Normas Técnicas ABNT e Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial INMETRO. Este método é o mais indicado para situações complexas onde outros fatores também trazem incertezas significativas sobre o resultado de uma determinada medição (JÚNIOR, 2003). Para o seu uso é necessário conhecer muito bem o processo de medição: definir o mensurando, elaborar o diagrama causa efeito, e determinar as incertezas das grandezas de entrada, os coeficientes de sensibilidade, os componentes de incerteza, a

incerteza padrão combinada, os graus de liberdade efetivos e a incerteza expandida (COUTO, 2003).

O segundo método é a forma onde a indicação do instrumento de medição é dominante. Para a sua utilização é fundamental o conhecimento do comportamento metrológico. Quando isto não ocorre, há perda de sua validade e confiabilidade. Na prática, podem ocorrer: a ausência informação a respeito do sistema de medição, pois dispõe-se apenas de uma estimativa do erro máximo obtida através de catálogos ou especificações técnica do fabricante.

figura 6. Formas atuais para expressão da incerteza de medição

4. METODOLOGIA

Os processos de Manutenção nos mais variados setores organizacionais utilizam praticamente todos os tipos de mensurando nas atividades de engenharia. Para o desenvolvimento experimental deste trabalho foram utilizados resultados de medições fornecidos por profissionais das mais diversas áreas da engenharia, solicitando os seguintes dados:

 Dados do instrumento de medição utilizado (faixa nominal, menor divisão, exatidão, etc);

 Memória de cálculo;  Certificado de calibrações;

 Informações técnicas do fabricante do instrumento de medição.

As variáveis dependentes são os procedimentos e resultados de medições obtidas através instrumentos de medir que levam a correta determinação do chamado resultado de medição (RM). As variáveis independentes serão os resultados de medição RM (resultado final) fornecidos pelos profissionais operadores de Instrumentos em uso nas manutenções de instalações e indústria. Estes profissionais atuam na região metropolitana do grande Recife. A comparação consiste em verificar se o critério de seleção do SM e do instrumento de medição utilizado, pelos profissionais, permite obter respostas de medição com informações confiáveis.

Utilizou-se para a coleta de dados, um questionário para a correspondência por correio eletrônico e entrevistas. Na primeira fase da coleta de dados foi feito o levantamento do número de colaboradores (operadores de instrumentos).

Na segunda fase foram enviadas as correspondências, a cada um destes colaboradores e após sua resposta foi realizada a checagem com o objetivo de detectar casos de questionários respondidos de forma irregular com o intuito de serem refeitos in loco. Após a coleta de dados realizou-se a

categorização e codificação dos mesmos. Por fim, efetuou-se a tabulação, entrevista direta com os colaboradores das amostras. A amostra foi intencional e solicitada aos profissionais de engenharia que trabalham com operadores de instrumentos de medição.

Foram realizadas 40 solicitações e devolvidas 18 respostas das quais 9 foram rejeitadas. As amostras com resultados apresentados na forma qualitativa foram rejeitadas por não ter sentido de ciência exata. As variáveis solicitadas aos colaboradores das

amostras com resultado expresso na forma quantitativa foram às noves que estão enumeradas e descritas a seguir:

1. Temperatura: Determinar os valores médio, máximo e mínimo da temperatura ambiente na cidade de Recife durante o mês de Abril de 2001; 2. corrente Alternada 60 Hz: Intensidade de corrente de motor de tração de aceleração e frenagem de Trem Unidade Elétrica;

3. pressão: Teste da pressão de liga e da pressão desliga de um pressostato do freio de estacionamento do Trem (unidade elétrica); 4. espessura: Espessura para cálculo de pressão de

operação de reservatório de ar comprimido do tipo cilíndrico e horizontal;

5. dureza: Medição da dureza de junta soldada de uma esfera de armazenamento de gás;

6. dimensional: Controle de qualidade do batimento axial da bucha do balanceiro;

7. dimensional: Controle de qualidade da largura total da engrenagem;

8. dimensional: Controle de qualidade do diâmetro externo da engrenagem

9. dimensional: Controle de qualidade da corda da engrenagem.

A Análise geral de todas às noves amostras consiste em classificá-las de acordo com os receptivos modelos dos critérios de seleção de instrumentos apresentados no âmbito deste trabalho. O resultado desta comparação gerou as informações constates nas tabelas 1, 2, e 3.

5 Análise geral para noves amostras.

Feita a análise das amostras dos mensurandos típicos da manutenção, gerou-se os resultados apresentados na tabela 1. Analisando-se tais resultados, constatou-se que nenhuma amostra é do tipo ITO, cinco são do tipo IVO e quatro do tipo IPA. Todas elas utilizaram a predominância do instrumento. A indicação “N” indica que a amostra não satisfaz o referido critério, enquanto que a indicação “S” indica que o referido critério foi satisfeito pela amostra. Constatou-se ainda que duas amostras não apresentaram o valor da tolerância do mensurando e todas elas não fizeram uso da correção do

instrumento de medição e nem declararam a incerteza do resultado.

Tabela 1 Classificação das amostras segundo o critério de seleção dos instrumentos de medição utilizados em

mensurando típicos da manutenção

Item / Amostra 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Típico da manutenção ROG/ITO N N N N N N N N N ROG/IVO S S S S S N N N N ROG/IPA N N N N N S S S S Sistema de medição Grandezas de influência N N N N N N N N N Predominância do instrumento S S S S S S S S S Expressão do resultado Valor da Tolerância ou projeto N S S N S S S S S Resultado corrigido N N N N N N N N N Incerteza declarada N N N N N N N N N

Analisando-se as amostras dos mensurandos tipo IPA, foi possível construir a tabela 2. Constatou-se que através desta análise que apesar de disporem do cálculo de controle estatístico de processo fez-se pouco uso destas informações, pois não usaram as informações do CP e CPK para prevenir as tendências

de desvio do mensurando. Por outro lado, também não foram corrigidos no intervalo de projeto do mensurando para o intervalo de processo de fabricação, podendo ocorrer classificações erradas nos valores limites da tolerância de seus produtos.

Tabela 2 Classificação das amostras segundo o critério de seleção de instrumentos de medição em mensurando

para controle de qualidade Item / amostra 6 7 8 9 Medição de grandezas para produtos conforme

MSA N N N N

Correção do intervalo N N N N

Uso de CEP S S S S

Análise do Cp e Cpk N N N N

Feita a Análise segundo o critério da predominância dos instrumentos para as noves amostras foi possível construir a tabela 3. Através desta análise, constatou-se que os certificados de calibração não informaram a repetitividade do instrumento de medir. Duas amostras sem repetitividade e sem valor do erro declarado pelo fabricante, sem declaração de incerteza. Quatro amostras não possuiam as especificações do fabricante do instrumento de medição, e duas amostras sem qualquer tipo de certificado de calibração.

Tabela 3 Critério de seleção dos instrumentos de medição quando predominância do instrumento.

Item / Amostra 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Inf. repetitividade N N N N N N N N N

Declaração da incerteza N S S N S S S S S

Fez a correção do erro N N N N N N N N N

Dados do fabricante S N N N N S S S S

Certificado e calibração N S S N S S S S S

Rastreado a RBC N N N N N N N N N

Embora não seja pertencente à seleção do instrumento, vale a pena informar que a Análise deste conjunto de amostras deixa transparecer que não foram considerados alguns aspectos. Duas amostras tinham manuais próprios de qualidade, determinando o procedimento de como fazer a medição e apenas uma disponha de norma de como é determinado o tamanho de amostra. Para as outras, fica indefinido se o tamanho de cada uma delas representa corretamente a população deste mensurando. Nenhuma amostra declara as condições ambientais, não declara a força de contato, justifica a resolução do instrumento em função da tolerância de do produto, o tipo de material do seu mensurando e as incertezas dos dados quando utilizando formulas e ábacos ou tabelas no procedimento do seu resultado.

6. CONCLUSÕES.

Através da análise das amostras obtidas e aplicando-se a metodologia sugerida no escopo deste trabalho, pode-se chegar às seguintes conclusões:

As normas técnicas em vigor anteriores a publicação em 1995 do ISO GUM, não foram alteradas e o uso destas normas desatualizadas geram conflito de procedimento.

Mesmo o Sistema Internacional de Unidades (SI) tendo entrado em vigor em 1978, constatou-se neste trabalho o uso de outros sistemas coerentes.

A falsa crença de que o uso de instrumentos novos, digitais, computadorizados pode ser utilizado sendo desnecessário sua calibração e o conhecimento da contribuição da incerteza destes instrumentos na determinação da incerteza do mensurado,

Há o emprego de métodos que estão voltados para características do instrumento de medir onde deveriam ser prioritárias as características do mensurando,

O uso da ferramenta estatística fazendo parte no cálculo de resultado de medidas a partir de instrumentos cuja indicação é erroneamente considerada deterministico,

O Guia da Incerteza de Medição, não está sendo utilizado no ambiente de fabrica, e mesmo os outros métodos existentes em uso não são corretamente utilizados, pois os procedimentos de medir não são corretos.

Quando o instrumento é calibrado as correções recomendadas não são consideradas no resultado.

A criação da classificação de mensurandos típicos da manutenção vem preencher uma lacuna existente nesta área metrológica, voltada para aplicação direta e explicita na Gestão do processo e manutenção e sua contribuição para elevação do ROG com conseqüentemente ganho de produtividade empresarial;

Nas amostras coletadas verifica-se que nenhuma contempla a variável ITO do ROG. Este fato caracteriza mais ainda a especificação do critério de seleção instrumento voltada para uso típico da manutenção na forma a conscientizar as empresas que variáveis associadas a medidas de disponibilidade fazem parte do sistema de metrologia industrial. Este aspecto sinaliza para o fato de que deve-se começar uma mudança de paradigma de que não somente deve-se usar a metrologia como ferramenta gerencial para o tratamento de medidas técnicas na empresa (pressão, vazão, potencia, temperatura, tensão, etc.), mas deve ser utilizada também como ferramenta Gerencial para variáveis do sistema de Gestão, em particular aqui apresentada para o sistema da Gestão de processo e manutenção.

7. RECOMENDAÇÕES

A abrangência do tema é imensa. Portanto preferiu-se considerar como uma contribuição para início de informações de futuros trabalhos. O tamanho da amostra deste trabalho é pequena, mas a sua qualidade é ter sido feita em locais que vão desde a instituição de empresas pequenas até as multinacionais com modernas gestões empresariais. O resultado mostra a necessidade de proceder correções no mínimo nesta região do país.

Esta pesquisa também deverá ser estendida aos laboratórios das Universidades do Estado. Também sugere o ensino deste conhecimento em todas as modalidades de engenharia com fim de apresentar a contribuição da metrologia, integrando com as gestões de engenharia por uma melhoria da confiabilidade, da eficiência do processo e conformidade do produto. Isto é mudar a atual imagem da metrologia que é considerada uma sofisticação e geradora de custos.

8. REFERÊNCIAS

BARROS, Luis C F, LEÃO, Saulo C. TPM – Curso Básico Apostila, Escola Politécnica de Pernambuco - UPE. Curso de Pós-Graduação em Gestão de Manutenção. 1999.

CAMPOS, J. R. C. Diagnóstico de Critérios Formais de Seleção, sob o Ponto de Vista Metrológico, dos Instrumentos de Medição Utilizados pela Gestão da Manutenção na Indústria – Pesquisa Realizada na Região Metropolitana do Recife. Monografia de Especialização do Curso de Gestão da Manutenção. Escola Politécnica de Pernambuco, Universidade de Pernambuco, 2004.

COUTO, Paulo Roberto Guimarães. Curso de incerteza de medição Ensaios mecânico. Apostila Recife INMETRO Outubro 2003.

ISO GUM – Guide to the Expression of the Uncertanty in Measurement, 3a Edição, 2004.

JÚNIOR, Armando Albertazzi Gonçalves, Medição Inspeção na Indústria Visão Sistemática e Correta do Processo. Apostila Congresso Brasileiro de Metrologia 2003.