Manutenção Preventiva – Ferramenta de Apoio ao
Planeamento
Adriano Rafael Silva Santos de Almeida Tavares
Dissertação de Mestrado
Orientador na FEUP: Prof.º Armando Leitão
Mestrado Integrado em Engenharia e Gestão Industrial
Resumo
O crescente desenvolvimento tecnológico aliado à alta competitividade do mercado dos componentes automóvel, tem levado a uma maior consciencialização sobre a gestão dos ativos. De entre os recursos utilizados pelas empresas, os equipamentos são responsáveis pelos investimentos mais avultados, daí a orientação dos esforços no sentido de organizar a função manutenção de forma a garantir a máxima performance destes, durante o maior período de tempo, e ao custo global mínimo.
Perante o dinamismo da realidade industrial, a implementação de sistemas informáticos capazes de recolher, tratar e analisar grandes quantidades de informação, tem-se tornado uma prioridade no que toca à gestão da manutenção. A solução apresentada nesta dissertação é uma ferramenta de suporte às diferentes fases do planeamento da manutenção num departamento industrial. Procurando responder aos desafios desecandados pela gestão da manutenção, esta ferramenta cria, numa primeira instância, um método de análise à carga de trabalho da equipa de manutenção. De forma a otimizar o balanceamento desta carga ao longo do horizonte de planeamento, foi desenvolvido um modelo matemático de programação linear para promover a distribuição de tarefas. Numa segunda fase, foi desenvolvida uma aplicação paralela ao ERP (Enterpise Resource Planning) utilizado pela empresa que projeta uma interface de apoio à programação e organização dos trabalhos de manutenção, permitindo a alocação dos técnicos às tarefas e o controlo da realização das mesmas. Por fim, e de forma a completar o ciclo do planeamento, foi criado um módulo, na mesma aplicação, que presta suporte informático à reformulação dos planos de manutenção, a partir da análise efetuada ao histórico do comportamento dos equipamentos e à carga de trabalho necessára.
Em jeito de conclusão, há que reforçar que o papel para o qual esta solução se propõe é o de apoio à decisão. Uma política de manutenção deve ser definida tendo em conta o compromisso entre a disponiblidade e rendimento dos equipamentos, a redução dos custos e os objetivos definidos para a estratégia da empresa. A ferramenta desenvolvida procura essencialmente prestar auxílio em duas áreas fundamentais: definição da estratégia de gestão de recursos humanos e redefinição de um plano de manutenção de acordo com o comportamento dos equipamentos e a eficácia de cumprimento do mesmo.
Preventive Maintenance - Support Tool for Maintenance Planning
Abstract
The growing technological development and the highly competetive automobile components’ market, has been leading to a more conscious vision on the assets’ management. Among all the resources used by a company, the equipments require the highest investments. As a consequence, it has been noticed that many companies have been paying greater attention to organize the maintenance function. As a result, the maximum performance is achieved for a long period of time and with the minimum global cost.
Facing the dynamics of the actual industrial reality, the implementation of IT systems, capable to collect, process and analyze a great amount of information, has became a major priority in what concerns to maintenance management. The aim of this project is to design a tool that works as a support solution to be applied on the different phases of the maintenance planning of an industrial department. As a response to the challenges created by the need of optimizing the maintenance planning, this tool, in first instance, creates a methodology to analyse the workload of the maintenance team. For this stage, a mathematical model of linnear programming was developed in order to balance the maintenance workload, optimizing the tasks’ distribution along the planning time horizon. In a second phase, a complementary application to the ERP (Enterprise Resource Planning) used by the company was developed. This interface is responsible for supporting the programming and organization of maintenance tasks, allowing to allocate the technicians to the different tasks and also to register the completion of those tasks. Finally, in order to complete the planning cycle, it was created another module, within the same application, to support the restatement of the maintenance plans, according to the equipments’ performance and to the workload balance analysis.
As a conclusion, it must be reinforced that the main role of this tool is to support the decision analysis. A maintenance policy must be defined by the commitment between the equipments’ availability and performance improvements, the costs reduction and the company’s strategy goals accomplishment. The developed tool, aims to provide support to two fundamental fields of this process: human resources management strategy’ and maintenance plan’s adjustment according to the assests’ performance and its accomplishment efficacy.
Agradecimentos
Em primeiro lugar gostaria de agradecer ao Professor Armando Leitão pelo apoio e orientação ao longo do desenvolvimento do projeto. O acompanhamento do trabalho desenvolvido e todas as instruções para uma boa redação do presente documento foram essenciais para os resultados finais obtidos.
Ao Engenheiro Bruno Nunes que foi responsável pela orientação na empresa e pela introdução no mundo do trabalho, pelo empenho mostrado em ensinar, mas também aprender com este projeto.
A todo o Departamento de Engenharia 1 pela excelente receção, em particular ao Eng. Rafael Manso, à Eng. Catarina Gomes e ao Eng. Paulo Rodrigues. Um profundo agradecimento pelo apoio prestado e pelos excelentes momentos proporcionados graças à sua boa-disposição e vontade de ajudar.
Índice de Conteúdos
1 Introdução 1
1.1 Enquadramento do projeto e motivação 1
1.2 Objetivo e metodologia seguida no projeto 2
1.3 Estrutura da dissertação 2
2 Apresentação da empresa 3
2.1 Estrutura da organização 4
2.2 Processo produtivo 4
2.3 Processo de misturação 5
3 Fundamentos e Contextualização teórica 7
3.1 Manutenção – Objetivos, função e breve contextualização histórica 7 3.2 Equipamentos - Conceitos base e indicadores de desempenho 7 3.3 Modelos de Gestão e Políticas de Manutenção 11 3.4 Planeamento e Preparação da Manutenção Preventiva 12
4 Estudo do processo e análise ao problema 14
4.1 DE1 - Departamento de Engenharia 1 14
4.2 A estruturação da manutenção preventiva no DE1 15 4.3 O quotidiano de uma intervenção de manutenção preventiva 17 4.4 Ferramentas informáticas de suporte ao planeamento e execução da Manutenção 17
4.4.1 SAP 18
4.4.2 PUMA (Plant User-Friendly Maintenance Application) 18
4.5 Desafios identificados 19
5 Apresentação do projeto 21
5.1 Definição estrutura da máquina e da base de dados de tarefas 21
5.2 Desenvolvimento da base de dados 23
5.3 Balanceamento de cargas e modelação de problema de programação linear 23 5.4 Aplicação de apoio ao planeamento manutenção preventiva 25
5.4.1 Gestão de Ordens 26
5.4.2 Gestão Máquinas/Equipamentos 27
6 Discussão dos resultados obtidos 28
6.1 Cenários alternativos 29
6.2 Apoio à tomada de decisão 31
7 Considerações finais 36
Referências 37
ANEXO A – Tabelas de distribuições Normal, Log-normal e Exponencial 39
ANEXO B – Estrutura da linha de misturação 40
ANEXO C – Diagrama UML da base de dados da equipa 41
ANEXO D – Ferramenta de balanceamento de cargas 42
ANEXO E – Word Templates 43
Índice de Figuras
Figura 1 - Instalações da CMIP, em:
https://www.jornaldenegocios.pt/empresas/industria/detalhe/continental-mabor-com-lucros-de-212-milhoes-e-vendas-de-878-milhoes-em-2017, consultado em 2019-06-07 ... 3
Figura 2 - Estrutura departamental da Continental Mabor, em: Intranet da Continental, consultada em 2019-05-15... 4
Figura 3 - Processo de fabrico de um pneu, em: https://www.oasisalignment.com/blog/tire-manufacturers-increase-efficiency-with-precision-machine-alignment/, consultado em 2019-05-30, 09:30 ... 5
Figura 4 - Sala de misturação, in https://rubbermachineryworld.com/2015/03/06/rubber-mixing-room/automated-mixing-line/, consultado em 2019-05-31 ... 6
Figura 5 - A curva da banheira, in Almada-Lobo (2018), “Slides de Apoio à cadeira de Gestão da Manutenção” ... 9
Figura 6 - Representação gráfica dos principais indicadores temporais, in Ferreira (1998), “Uma Introdução à Manutenção”... 10
Figura 7 – Principais diferenças na aplicação das diferentes técnicas de manutenção, in (Sirvio 2015), “Intelligent Techniques in Engineering Management ... 12
Figura 8 – Volume ótimo de manutenção preventiva, in Vasconcelos (1986), “Gestão de Empresas – Equipamentos” ... 13
Figura 9 - Distribuição dos planos no horizonte de planeamento ... 16
Figura 10 - Representação do tempo útil de manutenção preventiva ... 20
Figura 11 - Fluxograma balanceamento de cargas ... 23
Figura 12 - Diagrama de rede da ferramenta de manutenção preventiva ... 25
Figura 13 - Flowchart das ordens de trabalho ... 26
Figura 14 – Cronograma dos tempos de turno, de paragem da máquina e úteis dos cenários 1, 2 e 3 ... 30
Figura 15 - Gráfico da evolução da percentagem de excedente de carga de trabalho de MP para cada cenário ... 33
Índice de Tabelas
Tabela 1 - Lista de abreviaturas para o nome das tarefas ... 22 Tabela 2 - Exemplo dos cálculos da carga para um planeamento de 6 períodos para tarefas com a máquina em funcionamento ... 24 Tabela 3 - Cenário 1 - Planeamento s/balanceamento para máquina parada ... 28 Tabela 4 - Cenário 2 - Planeamento c/ balanceamento para máquina parada ... 29 Tabela 5 - Cenário 3 - Planeamento c/ balanceamento para máquina parada por 9.5 horas .... 30 Tabela 6 - Valores das variáveis de decisão para cada os cenários 1,2 e 3 ... 32 Tabela 7 - Valores das variáveis de decisão para cada os vários cenários de recrutamento para a equipa de manutenção preventiva ... 32 Tabela 8 - Cenário 9 - Planeamento c/ balanceamento para máquina parada por 9.5 horas, com contratação de 3 técnicos e redução de 35% da carga de trabalho do plano de manutenção ... 34 Tabela 9 - Cenário 3 - Planeamento c/ balanceamento para máquina não parada, com redução do plano de manutenção em 35% e um total de 6 horas de trabalho útil por período ... 35
1 Introdução
O presente trabalho foi realizado no âmbito da unidade curricular de “Dissertação” do 5º ano do Mestrado Integrado em Engenharia e Gestão Industrial (MIEGI), da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. O projeto de dissertação em contexto empresarial decorreu na Continental Mabor – Indústria de Pneus, S.A. (doravante designada unicamente por CMIP), no período referente ao 2º semestre do ano letivo 2018/2019, debruçando-se sobre o tema “Manutenção Preventiva - Ferramenta de Apoio ao Planeamento”.
Neste capítulo serão apresentados os objetivos do projeto e a estrutura do presente relatório.
1.1 Enquadramento do projeto e motivação
O sucesso de uma empresa assenta no nível competitivo que esta consegue alcançar. É importante pois que as empresas consigam identificar os fatores que afetam direta ou indiretamente a sua competitividade (Barberá et al. 2012). O balanceamento das receitas e custos contraídos por uma empresa depende da combinação de recursos humanos, técnicos, financeiros e materiais que esta definiu de acordo com a natureza do seu negócio e/ou processo produtivo. Dentro da categoria dos recursos materiais, há um tipo destes que é geralmente responsável pelos investimentos mais avultados – os ativos físicos.
A gestão de ativos, que era vista inicialmente como uma função de suporte aos processos produtivos de uma empresa, foi ganhando relevo com o aumento da complexidade dos sistemas produtivos e a dependência de fatores internos e externos à organização (Jasiulewicz-Kaczmarek 2014). O crescente desenvolvimento tecnológico e o aumento da importância dada às metodologias lean e aos movimentos ecológicos, levaram a que manutenção ultrapassasse a dimensão técnica das suas atividades e assumisse um papel determinante na dimensão estratégica da empresa. Assim, a gestão de ativos é hoje considerada uma grande indústria, e os custos a esta associados representam a segunda maior fatia do orçamento operacional, logo atrás dos gastos com a energia, e uma percentagem que pode variar entre os 15% e os 70% do custo total de produção (Mostafa, Dumrak, and Soltan 2015).
Nas atividades ligadas à gestão da manutenção a informação tem um papel preponderante. O ritmo elevado da inovação tecnológica incrementou substancialmente a quantidade de informação disponível relativa ao comportamento dos equipamentos mas, por outro lado, diminuiu a validade temporal, exigindo das empresas a adoção de sistemas capazes de manter grandes quantidades de dados em atualização constante e rápido acesso.
A implementação de uma futura linha de misturação com tecnologia inovadora na empresa onde este projeto se realiza, levou à necessidade de elaborar novos planos de manutenção capazes de dar resposta aos novos desafios técnicos e de otimização de recursos deste projeto. De acordo com Palmer (1999), as equipas de manutenção gastam apenas entre 25% a 35% do seu tempo no local de trabalho a efetuar trabalho de manutenção útil. O objetivo do presente projeto é assim lançar as bases para a implementação de uma nova organização no planeamento de tarefas que seja capaz de assegurar o controlo e avaliação da eficácia e produtividade dos
trabalhos da gestão de ativos. Para ir ao encontro destes objetivos foi conduzida uma avaliação à situação atual, identificando os pontos principais de melhoria e desenvolvendo, posteriormente, uma ferramenta de suporte ao planeamento das operações de manutenção preventiva, desde a distribuição da carga de trabalho por um horizonte temporal de médio-longo prazo, até à organização destas atividades no quotidiano.
1.2 Objetivo e metodologia seguida no projeto
Tal como referido anteriormente, a presente dissertação tem como objetivo a organização e otimização do planeamento das tarefas de manutenção de um departamento industrial. De forma a cumprir este objetivo, foi desenvolvida uma ferramenta de apoio à decisão e ao planeamento da manutenção preventiva.
Assim, primeiramente, realizou-se uma análise ao planeamento e execução da manutenção preventiva no departamento de Engenharia 1. A análise foi dividida em duas fases: por um lado, uma análise a nível documental e de planeamento – análise dos planos de manutenção preventiva, procedimentos e instruções de trabalho -, e por outro uma análise comportamental – análise do método de trabalho da equipa de manutenção ao longo de vários dias de trabalho, desde o momento em que recebe as instruções de trabalho, até ao momento em que o relatório das tarefas realizadas é submetido.
Este trabalho debruça-se, pois, no estudo do conceito de manutenção, mais propriamente na sua organização e aplicabilidade a nível industrial. O foco deste trabalho é o planeamento e implementação de procedimentos na manutenção preventiva e de novas estruturas que assegurem que estes possam ser aplicados de forma eficaz, com especial destaque para a análise e distribuição da carga de trabalho pelos recursos disponíveis.
1.3 Estrutura da dissertação
Além deste capítulo introdutório, o relatório é composto por mais seis capítulos.
O Capítulo 2 destina-se a uma breve introdução à empresa e ao processo produtivo da indústria de fabrico de pneus, com especial destaque para o Departamento de Engenharia 1, onde o projeto se realizou, e para o processo de misturação de borracha.
No capítulo 3 são enquadrados os principais fundamentos teóricos e apresentada a revisão bibliográfica subjacente ao projeto desta dissertação.
O capítulo 4 destina-se à apresentação do problema e à análise da situação atual. Ao longo do capítulo é estudado o método de trabalho da empresa, bem como as atuais ferramentas utilizadas para auxiliar as principais funções da manutenção nesta área.
Por sua vez, o capítulo 5 ocupa-se pela descrição do trabalho desenvolvido, com a explicação dos métodos utilizados e da sua aplicação no contexto da empresa em questão.
Por fim, os últimos dois capítulos desta dissertação apresentam a análise crítica do trabalho desenvolvido, do ponto de vista do autor. É realizada uma análise aos resultados da aplicação da ferramenta desenvolvida no contexto da empresa, compilando as principais conclusões sobre a matéria em estudo.
2 Apresentação da empresa
A CMIP é uma indústria de fabrico de pneus pertencente a um grupo alemão e localizada em Lousado, Vila Nova de Famalicão. Este grupo, que é um dos maiores expoentes a nível mundial da tecnologia de pneus, sistemas de travagem e controlo dinâmico de veículos, adquiriu em 1989 uma empresa nacional de renome na manufatura de borracha, de onde a CMIP herdou as instalações e o nome.
A CMIP, que é apenas uma das cinco empresas que o grupo detém em Portugal, apresenta uma produção muito diversa a nível de medidas, tipos e marcas de pneus, incluindo no seu portfólio pneus destinados a SUV’S (Sport Utility Vehicles), pneus de alta performance, pneus Seal e Silent. O principal mercado da empresa é o dos pneus de alta performance, sendo que a produção se destina em 60% para o mercado de substituição, sendo o restante distribuído para OEM (Original Equipment Manufacturer) dos mais prestigiados construtores da indústria automóvel.
O volume de exportações da CMIP ronda 98% do seu volume total de negócios, o que a faz afirmar-se como a quarta maior exportadora portuguesa (Mabor 2019). Nos últimos três anos foram anunciados investimentos num total de 150 milhões de euros na empresa de Lousado. Estes investimentos surgem como resposta à estratégia e visão da Divisão de Pneus do grupo e têm em vista o arranque e desenvolvimento do segmento de produção de pneus agrícolas, ampliação do Centro de Pesquisa e Desenvolvimento e a expansão da fábrica de forma a permitir a produção de três novos modelos de pneus (Neves 2019). Um aspeto atual das instalações da CMIP pode ser observado na Figura 1
Figura 1 - Instalações da CMIP, em: https://www.jornaldenegocios.pt/empresas/industria/detalhe/continental-mabor-com-lucros-de-212-milhoes-e-vendas-de-878-milhoes-em-2017, consultado em 2019-06-07
Com uma faturação anual superior a 850 milhões de euros e lucros que ascendem aos 200 milhões de euros, a CMIP é a empresa que mais contribui para os resultados do grupo em Portugal, contando com um quadro permanente de mais de 2150 funcionários (Neves 2018).
2.1 Estrutura da organização
Com o crescimento da empresa, a CMIP teve de adaptar a sua organização interna de forma a dar resposta à estratégia definida pelo grupo alemão. Atualmente, pode considerar-se a sua estrutura como funcional, dado que as pessoas com tarefas similares são agrupadas num mesmo departamento. Neste tipo de indústria, em que o principal objetivo é a máxima cadência produtiva, a estrutura adotada permite uma maior especialização e produtividade, trazendo, no entanto, desafios no que toca à comunicação entre as diferentes funções da empresa. Na CMIP estas questões são contornadas promovendo reuniões regulares entre os representantes dos principais departamentos e áreas, o que possibilita um fluxo rápido, eficiente e dirigido da comunicação. Um esboço dos principais departamentos da CMIP pode ser observado na Figura 2.
Figura 2 - Estrutura departamental da Continental Mabor, em: Intranet da Continental, consultada em 2019-05-15
Quanto ao posicionamento da função manutenção na estrutura da empresa, verifica-se que, consequência da alta diversidade e complexidade de equipamentos, a responsabilidade por estes serviços passou para um departamento autónomo. Este departamento, denominado Engenharia, tem como principais funções a aplicação de técnicas de manutenção e de melhoria contínua aos equipamentos, a gestão de peças de reserva, a normalização de componentes e a liderança de projetos relacionados com os ativos.
A diferenciação horizontal do trabalho na CMIP é assegurada pela divisão do departamento de Engenharia em dez áreas, sendo 8 destas correspondentes a uma fase diferente do processo, e as outras duas transversais a estas e responsáveis pelos projetos de expansão e pela energia e infraestruturas. Assim, a função manutenção nesta empresa é descentralizada, o que permite uma maior familiarização do pessoal com os equipamentos e, consequentemente, maior rapidez de resposta. Este tipo de organização da manutenção traz também benefícios à comunicação e partilha de tarefas entre os departamentos da Produção e da Engenharia.
2.2 Processo produtivo
O pneu é um componente essencial à mobilidade automóvel, cujo desempenho depende de um conjunto de características que se pretendem potenciadas ao máximo, como por exemplo a resistência ao rolamento ou a distância de travagem. Pelo facto de estar intrinsecamente ligado à segurança do veículo, o processo de fabrico de um pneu é complexo, tendo de obedecer a altos padrões de qualidade e estando sujeito a monitorização constante. As várias etapas do processo estão representadas na Figura 3, e serão brevemente descritas de seguida:
• Misturação – produção de compostos poliméricos a partir de matérias primas ou outros compostos intermédios;
• Preparação de Materiais – processamento dos compostos provenientes da misturação e introdução de compostos metálicos e têxteis. Fazem parte desta fase os processos de Extrusão, Calandragem e Corte, mas também a produção das cunhas e dos talões para os pneus;
• Construção – etapa de agregação de todos os componentes fabricados até aqui, dando origem ao “pneu em cru”, de comportamento plástico e piso sem qualquer relevo. Antes de avançar para a fase seguinte, o pneu passa por um passo intermédio de lubrificação, ou pintura, que consiste na aplicação de um produto que evita a aderência deste aos componentes associados ao processo de vulcanização;
• Vulcanização – fase de moldagem dos pneus sob a ação de pressão e temperatura aplicadas durante um tempo pré-definido. Como o pneu perde o seu comportamento plástico e o seu piso ganha a forma pretendida, qualquer malformação é dada como irreparável dado que a borracha já não pode ser reaproveitada;
• Inspeção final –várias verificações e testes são realizados ao pneu de forma a garantir a sua qualidade e segurança. O pneu passa pelas etapas de inspeção visual, teste de uniformidade e de balanceamento, entre outros.
Figura 3 - Processo de fabrico de um pneu, em: https://www.oasisalignment.com/blog/tire-manufacturers-increase-efficiency-with-precision-machine-alignment/, consultado em 2019-05-30, 09:30
2.3 Processo de misturação
É nesta primeira fase do fabrico de um pneu que entram as principais matérias primas que, dependendo da proporção com que são acrescentadas ao processo e misturadas com os diferentes compostos, conferem determinadas características à borracha produzida. As principais matérias primas de um pneu são:
Borracha: que pode ser de origem natural ou sintética;
Óleos: a sua função principal é facilitar o processamento dos compostos e, durante a fase de misturação, assegurar a modificação das propriedades da borracha de forma a tornar o processo mais eficaz e eficiente – redução da rigidez da mistura e mais fácil junção de novos ingredientes; Pigmentos: têm funções distintas de acordo com o seu tipo. Os anti degradantes protegem contra a deterioração causada por fatores ambientais, os aceleradores controlam a taxa de vulcanização, os ativadores favorecem a vulcanização e o enxofre estabelece ligações entre as cadeias de borracha e confere comportamento elástico ao composto;
Enchedores: reforçam as propriedades do pneu, entre elas a dureza, resistência ao desgaste, resistência à abrasão, resistência ao rasgo, entre outros. Nesta categoria incluem-se o negro de fumo - responsável pela cor preta do pneu e por conferir resistência e durabilidade – e a sílica – providencia melhor travagem em piso molhado e reduz a resistência ao rolamento.
O processo de misturação pode ser dividido em duas partes, das quais resultam dois compostos diferentes: master, na primeira, e composto final, na segunda. O master é então um elemento intermédio no processo de misturação que, quando misturado com outros ingredientes, vai dar
origem ao composto final, que por sua vez é o input da próxima fase da produção. Os equipamentos utilizados na obtenção destes compostos são os misturadores, podendo fazer-se a distinção entre uma linha de misturação simples e Tandem. A sala de misturação é constituída por seis áreas fundamentais: as salas elétricas e de controlo, os sistemas de aspiração, os sistemas de alimentação, doseamento e pesagem, os equipamentos de misturação, o equipamento de secagem, paletização e armazenamento e as utilidades. Uma representação de uma sala de misturação Tandem pode ser observada na Figura 4.
Figura 4 - Sala de misturação, in https://rubbermachineryworld.com/2015/03/06/rubber-mixing-room/automated-mixing-line/, consultado em 2019-05-31
O processo numa linha Tandem começa com a entrada pela porta de alimentação das matérias primas (borracha, compostos master ou rework, e pigmentos), através de passadeiras rolantes responsáveis pela sua pesagem. De seguida, são adicionados os enchedores e óleos, enquanto que o martelo – sistema hidráulico composto por 2 cilindros – exerce uma pressão que força a entrada de todos estes elementos numa câmara de misturação. É nesta câmara que ocorre a misturação propriamente dita, com o auxílio de dois rotores com asas que giram em sentidos opostos a velocidades iguais. Um circuito interno de água a uma temperatura pré-definida e controlada por unidades TCU (Temperature Control Unit) assegura a refrigeração destes elementos. A principal característica de uma linha Tandem é conter duas câmaras de misturação diferentes, tendo a segunda maior volume de forma a garantir o melhor fluxo do composto. Depois de completo o processo de misturação, o composto sai da câmara de misturação pela porta de descarga diretamente para uma extrusora. Este equipamento é responsável por homogeneizar o composto e empurrá-lo para a calandra, através da rotação em sentidos opostos e a uma velocidade variável de duas roscas sem fim. A calandra, por sua vez, é composta por dois rolos sobrepostos que rodam em sentidos opostos a uma velocidade variável, perfilando o composto numa folha contínua de espessura regulável e largura pré-definida. Estes dois equipamentos caracterizam-se por estarem acoplados, formando um conjunto.
Após sair do conjunto extrusora-calandra, a borracha, em forma de folha contínua, passa por uma unidade de batchoff onde lhe é adicionado um soluto antiaderente de modo a facilitar o seu futuro empilhamento e armazenamento. Como o composto se encontra a temperaturas que rondam os 150ºC e o empilhamento só é possível para temperaturas não superiores a 40ºC, o composto passa por uma secção desta unidade em que, devido à existência de ventiladores laterais, este arrefece e seca.
Estando a folha contínua de borracha completamente seca e arrefecida, torna-se necessário proceder ao seu corte e empilhamento. O empilhamento é feito horizontalmente de forma automática, recorrendo a paletes. As paletes são posteriormente identificadas e armazenadas num armazém automático.
3 Fundamentos e Contextualização teórica
De forma a compreender a metodologia base deste projeto, é necessário desvendar o contexto teórico por detrás do trabalho desenvolvido. Assim, ao longo deste capítulo é feito um breve enquadramento histórico da função manutenção em contexto industrial e definidos os principais conceitos relacionados com o comportamento dos equipamentos. Para além disso, são expostos os principais fundamentos da gestão da manutenção, definindo-se as etapas do planeamento de ações de manutenção.
3.1 Manutenção – Objetivos, função e breve contextualização histórica
De acordo com a norma europeia (BSI 2017), a manutenção é descrita como “a combinação de todas as ações de carácter técnico, administrativo ou de gestão, que são aplicadas a um ativo durante o seu ciclo de vida, com o objetivo de reter ou restaurar o mesmo para um estado tal em que este realize a função a que se destina”. No âmbito das ideologias de melhoria contínua, considera-se ainda como responsabilidade da função manutenção a aplicação de alterações aos ativos que visem aumentar a eficiência do processo, sem no entanto alterarem a sua função original (Dienst, Ansari, e Fathi 2014). A importância relativa da gestão dos ativos no seio de uma empresa foi evoluindo com o tempo, como descrevem Moubray (1997) e Borris (2006), nas suas obras.
Nos primórdios da era industrial, a eficiência do processo produtivo não era motivo de grande preocupação, mantendo-se uma visão reativa sobre a gestão de ativos – intervenções aos equipamentos apenas como resposta à deteção de anomalias, ou tarefas simples de limpeza e lubrificação.
As duas guerras mundiais causaram um desequilíbrio nas indústrias que viram a mão de obra disponível reduzir-se e o número de avarias nos seus equipamentos aumentar devido à sua sobre exploração. Este contexto, e as inovações na área da automação, impulsionaram uma mudança no paradigma da manutenção industrial, desenvolvendo-se novas técnicas de planeamento e controlo da manutenção.
Nas décadas de 60 e 70, o aumento do conhecimento relativo dos padrões de avaria levou a que se que se pusesse em causa a relação de dependência entre a probabilidade de um equipamento falhar e a sua idade. Surgem então novos modelos de manutenção baseados na manutenção condicionada, ferramentas de apoio à decisão, estudos de risco e a análise de modos e efeitos de falhas (FMEA). Simultaneamente, do Japão surgiam as primeiras ideologias que focavam a orientação da atividade da empresa segundo os interesses dos consumidores, levando ao alargamento do âmbito da gestão da manutenção, que passa a incluir a segurança das pessoas e bens e o cumprimento de normas ambientais.
3.2 Equipamentos - Conceitos base e indicadores de desempenho
Consideram-se ativos físicos todos os componentes, aparelhos, unidades funcionais, equipamentos, subsistemas ou sistemas que tenham valor para uma organização, seja este atual
ou potencial (BSI 2017). Um sistema, por sua vez, reúne o conjunto de componentes, equipamentos ou instalações que dão suporte a um dado requisito operacional (NASA 2000). Independentemente da taxonomia adotada, existe um tipo de sistemas cujo estudo do comportamento é de extrema importância na área da manutenção - os sistemas reparáveis. Botsaris and Tzafestas (1985) estudaram o comportamento destes sistemas, aos quais é possível restaurar a função quando falham, substituindo os componentes que causaram a avaria por outros num estado funcional. Assim, distinguem-se sistemas reparáveis de componentes, sendo que estes últimos são geralmente descartáveis ou de baixo custo, podendo, por isso, ser regularmente substituídos (Leitão 2018).
Por se tratarem de conceitos que abrangem diferentes áreas tecnológicas, a terminologia utilizada na análise do comportamento dos equipamentos não é única. Isermann (2006) descreve uma avaria como sendo um estado inerente ao sistema, que se caracteriza pelo desvio de pelo menos uma das suas propriedades características para lá de um certo limite de tolerância, causando uma redução, ou mesmo a perda, da capacidade funcional do sistema. É comum também estabelecer-se a diferença entre avaria e falha, dois conceitos amplamente utilizados. A principal diferença reside no facto de a avaria corresponder a um estado de um sistema e a falha a um evento. Assim, a falha pode ser definida como uma interrupção da habilidade de um sistema realizar a função a que se destina, podendo levar a uma avaria do sistema (Isermann 2006). As mais variadas circunstâncias podem levar à falha de um sistema, desde o design dos equipamentos, ao seu fabrico, instalação, uso ou mesmo manutenção. A norma europeia (BSI 2017) destaca algumas das causas de falha mais notáveis: falhas por desgaste (probabilidade de avaria proporcional ao tempo que o equipamento está sujeito a um dado nível de stress), falhas de idade (envolvem a alteração de propriedades físico-químicas do material) e falhas por má utilização (equipamento é sujeito a níveis de stress fora dos limites especificados). Jones (2013) definiu ainda falhas de causa comum como um tipo de falhas que acontece quando duas ou mais falhas são provocadas por um mesmo evento ou fator de partilha. A funcionalidade de um equipamento está relacionada com a performance que se espera do mesmo, podendo ser definida recorrendo a diferentes tipos de parâmetros como propriedades físicas, outputs operacionais ou requisitos temporais. Avarias funcionais, de acordo com a NASA (2000), são aquelas que provocam a falha do sistema impedindo-o de cumprir os seus requisitos funcionais. Deste modo, caso a avaria não seja funcional, o sistema pode continuar a operar embora o faça num estado degradado. Quando se analisam os efeitos de uma falha num sistema, devem ter-se em conta dois conceitos: severidade – índice numérico de avaliação das consequências prejudiciais atuais ou potenciais da falha –, e a criticidade ou risco – produto da severidade com a probabilidade de ocorrência da falha.
A análise das avarias é fundamental ao conhecimento dos equipamentos. O indicador que melhor ajuda nesta análise é a taxa de avarias, definida, num dado momento como a derivada do valor esperado do número de avarias (Leitão 2018), como se pode verificar na Eq. (1). A nível prático, este conceito representa a “velocidade” com que as avarias aparecem.
𝜆(𝑇) = 𝑑
𝑑𝑡[𝐸{𝑁(𝑇)}] (Eq. 1)
Depois de abordados os conceitos essenciais à compreensão do comportamento dos equipamentos, analisem-se as técnicas de estatística e os indicadores de desempenho aplicados no contexto da manutenção. De entre os indicadores mais utilizados, a fiabilidade é um dos mais importantes, sendo definida pela norma europeia (BSI 2017) como a “aptidão de um bem para cumprir a função requerida sob determinadas condições e durante um dado intervalo de tempo”. Segundo Liu e Abeyratne (2019) podem associar-se três elementos chave à definição de fiabilidade: probabilidade – com um respetivo intervalo de confiança -, condições de uso – equipamento é operado a determinada temperatura, humidade, pressão... – e duração - relacionada com o ciclo de vida do equipamento.
A teoria matemática da fiabilidade aborda este conceito recorrendo a funções probabilísticas. A função densidade de probabilidade – f(t) - representa a probabilidade um bem avariar, a um dado tempo t. Por efeito, a função distribuição de probabilidade, F(t), corresponde à probabilidade de um bem falhar até um determinado período de tempo, t. Ora, esta última função é facilmente relacionável com o conceito de fiabilidade de um equipamento. Assim, a fiabilidade, R(t), expressa-se, em função do tempo, como a probabilidade de um bem cumprir a função requerida, dadas determinadas condições de uso, e passado um certo intervalo tempo (Ma 2012), como se comprova pela seguinte equação:
𝑅(𝑡) = ∫ 𝑓(𝑡)𝑑𝑡𝑡∞ = 1 − ∫ 𝑓(𝑡)𝑑𝑡0𝑡 = 1 − 𝐹(𝑡) (Eq. 2)
Uma outra função de grande relevo na escolha de uma política de manutenção é a hazard rate, h(t), que pode ser definida matematicamente como a probabilidade de um bem avariar a um dado período 𝑡 + Δ𝑡, tendo o mesmo sobrevivido até t (Unnikrishnan Nair, Sankaran, and Ramesh 2016).
ℎ(𝑡) = 𝑃[𝑇 = 𝑡|𝑇 ≥ 𝑡] =𝑓(𝑡)
𝑅(𝑡) (Eq. 3)
A representação gráfica mais comum do ciclo de vida de um equipamento é dada pela curva da banheira, cujo nome advém da sua forma característica e que se pode observar na Figura 5. A área total abaixo desta curva é igual a 1 dado que qualquer componente acaba por falhar, mais tarde ou mais cedo.
Figura 5 - A curva da banheira, in Almada-Lobo (2018), “Slides de Apoio à cadeira de Gestão da Manutenção”
Wang, Hsu, and Liu (2002) argumentam que a performance dos equipamentos ao longo do seu tempo de vida é ajustada por dois mecanismos principais: adaptação do sistema à sua envolvente, sejam outros subsistemas, ou fatores externos, e a resistência ao dano acumulado. Estes mecanismos ajudam a definir três zonas fundamentais na curva da banheira:
1. A fase de juventude do equipamento, ou mortalidade infantil, é dominada pelo mecanismo da adaptabilidade, o qual se caracteriza por um decréscimo da taxa de avarias com o tempo. Associa-se a esta fase o conceito de Reliability Growth – técnica baseada na repetição de testes em protótipos de modo a identificar mecanismos de falha e aplicar ações corretivas com o objetivo de aumentar a fiabilidade do equipamento; 2. Depois de eliminados os principais mecanismos de falha na fase anterior, a taxa de
avarias apresenta-se constante, visto que as falhas verificadas são essencialmente acontecimentos imprevistos, como acidentes, esforços ou condições adversas do ambiente que ultrapassam os máximos admissíveis da resistência do equipamento. Como a probabilidade do equipamento avariar não tem qualquer relação com a idade do sistema mas apenas com o seu tempo de funcionamento, o equipamento aparentemente não envelhece, dizendo-se que não tem memória (Leicht 1995). Diz-se que o equipamento está na sua fase de maturidade do equipamento, ou zona útil.
3. Na última fase do ciclo de vida dos equipamentos sobressai o mecanismo da acumulação do desgaste e do envelhecimento do sistema. A taxa de avarias volta a crescer de forma exponencial (Leitão 2018), dado que o equipamento vai perdendo a capacidade de cumprir as suas funções.
Quando é possível admitir-se uma taxa de avarias constante, um outro parâmetro pode ser calculado pelo inverso desta: o MTBF – Mean Time Between Failures. Na prática, o MTBF, tal como o nome indica, corresponde ao tempo médio entre cada avaria do equipamento. No sentido contrário, o tempo médio que um bem demora a ser reparado denomina-se MTTR – Mean Time To Repair. Um representação gráfica destes e outros indicadores pode ser observada na Figura 6.
Figura 6 - Representação gráfica dos principais indicadores temporais, in Ferreira (1998), “Uma Introdução à Manutenção”
As funções abordadas ao longo deste subcapítulo seguem geralmente uma das seguintes distribuições: exponencial, Weibull, log-normal e normal. As funções probabilidade de densidade, fiabilidade e hazard rate, para as distribuições normal, log-normal e exponencial, podem ser consultadas na Figura 16 do Anexo A.
A distribuição Weibull é a mais amplamente utilizada no âmbito da engenharia de fiabilidade, dado o facto de conseguir representar, utilizando os parâmetros adequados, as três zonas da curva da banheira. A versatilidade deste tipo de distribuição advém dos três parâmetros que consegue definir e que lhe permitem adaptar-se ao comportamento da maioria dos equipamentos (O’Connor and Kleyner 2012). Destes, o fator de forma, β, é o mais importante, pois caracteriza a forma da função densidade de probabilidades. Quando β = 1, estamos perante uma função com taxa de avarias constante, enquanto que para valores inferiores a 1, a taxa de avarias é decrescente e para valores superiores a 1, a taxa de avarias é crescente. As principais expressões matemáticas deste modelo são as seguintes:
𝑓(𝑡) = 𝛽 𝜂𝛽𝑡 𝛽−1exp [− (𝑡 𝜂) 𝛽 ] (Eq. 4) 𝑅(𝑡) = 1 − 𝐹(𝑡) = exp [− (𝑡 𝜂) 𝛽 ] (Eq. 5) ℎ(𝑡) = 𝛽 𝜂𝛽𝑡 𝛽−1 (Eq. 6) Em que:
O desempenho das ações de manutenção pode ainda ser avaliado por dois outros indicadores:
• Manutenibilidade – conceito que representa a capacidade um bem restaurar as suas condições funcionais. Inclui aspetos relacionados com o design dos equipamentos, a facilidade de acesso aos mesmos, questões relacionadas com logísticas e peças de reserva, entre outros (Isermann 2006). O tempo médio que um equipamento demora a ser reparado, MTTR, inclui outros tempos que são considerados não úteis (Ferreira 1998): identificação e diagnóstico da avaria, acesso ao órgão afetado, montagem/desmontagem, controlo do arranque do sistema, espera por indisponibilidade de técnicos, equipamentos ou ferramentas e paragens para almoço, lanche, burocracias...
• Disponibilidade – define a probabilidade de um bem se encontrar operacional a um dado tempo, t. A forma mais usual de calcular este indicador - disponibilidade intrínseca - é pelo quociente do MTBF pela soma do MTBF com o MTTR. Aumentar a disponibilidade dos equipamentos é um objetivo clássico de um gestor da manutenção que pode ser alcançado por duas vias: redução do número de paragens por avaria (aumento da fiabilidade), reduzindo os tempos necessários à reparação (aumento da manutenibilidade), ou ainda ajustando as políticas de manutenção vigentes e assegurando a qualidade dos recursos disponíveis.
3.3 Modelos de Gestão e Políticas de Manutenção
O crescimento da indústria de manutenção fez despontar a oferta de software, instrumentação, análises técnicas e técnicos especialistas para dar suporte a esta função industrial (Gouws and Trevelyan 2008). Surge então o conceito de gestão de manutenção (BSI 2017) que engloba não só atividades associadas à definição dos requisitos, objetivos, estratégias e responsabilidades inerentes a esta função, mas também aquelas que asseguram o planeamento, controlo e melhoria das ações de manutenção e dos fatores económicos. Uma estratégia para a manutenção deve ser capaz de refletir a conceção dos objetivos a longo prazo de uma empresa e a forma de os atingir. Segundo Ferreira (1998), os objetivos da manutenção devem resultar do compromisso entre três vertentes: operacional (máxima disponibilidade e performance), socioeconómica (redução custos, assegurar segurança e melhorar relações com stakeholders) e organizacional (planeamento e políticas de subcontratação).
Duas atitudes perante a manutenção são comumente aceites: a manutenção reativa e a manutenção proativa. Enquanto a primeira resulta na restauração da função do equipamento depois de este ter falhado, a segunda tem um objetivo preventivo, logo as intervenções ocorrem ainda antes de se ter detetado qualquer avaria.
Dentro da manutenção proativa podem distinguir-se dois tipos de técnicas diferentes. Na primeira técnica, visitas, inspeções ou revisões gerais à máquina são agendadas com uma periodicidade fixa. Este tipo de ações, chamadas de manutenção preventiva, implicam, geralmente, a paragem da máquina e a intervenção na mesma sempre que se revele necessário. A manutenção condicionada, por sua vez, tem por base a evolução de certas características controladas dos equipamentos para a previsão da ocorrência de avarias e o planeamento das intervenções. O gráfico da Figura 7 ajuda a compreender melhor os conceitos de manutenção preventiva e manutenção reativa. Com o surgimento do conceito de melhoria contínua, um novo tipo de técnicas pode ser distinguido das restantes. Assim, as ações corretivas melhorativas, que podem ou não ser planeadas, têm o objetivo de introduzir melhorias nos equipamentos de forma a reduzir ou eliminar operações de manutenção, ao mesmo tempo que aumentam a fiabilidade dos comportamentos.
Figura 7 – Principais diferenças na aplicação das diferentes técnicas de manutenção, in (Sirvio 2015),
“Intelligent Techniques in Engineering Management
Os dois modelos de manutenção mais comumente aplicados são o Relaibility Centered Maintenance (RCM) e o Total Productive Maintenance (TPM):
• TPM - desenvolvido na década de 70 por Seiichi Nakajima como uma metodologia para a aplicação das ideias de melhoria contínua à gestão de ativos, ao mesmo tempo que se a integração em trabalho de equipa entre todos os colaboradores e todos os departamentos. Este modelo propõe um indicador da eficácia dos equipamentos: o OEE (Overal Equipment Effectiveness), que se calcula pelo produto da disponibilidade operacional, com o indicador de desempenho e a taxa de qualidade. Nakajima (1988) defende que a máxima eficácia é alcançada através da eliminação das “seis grande perdas”, que afetam cada uma destas parcelas;
• RCM – desenvolvido em resposta às motivações da indústria aeronáutica americana, este modelo apresenta uma metodologia para a determinação da combinação de políticas de manutenção a ser aplicada que seja capaz de garantir a capacidade operacional dos equipamentos ao mais baixo custo (Yssaad and Abene 2015). A seleção das políticas de manutenção é feita com base no conhecimento dos requisitos funcionais dos equipamentos, do tipo de avarias – suas causas e consequências no processo produtivo- e questões relacionadas com o ambiente e a segurança. As técnicas tidas em conta neste modelo são: manutenção preventiva, manutenção condicionada, inspeções às condições de funcionamento e aos equipamentos de segurança e proteção e o redesenho de componentes. A hipótese de não se efetuar qualquer intervenção na máquina também é tida em conta, para os casos em que os componentes não são reparáveis ou são de baixo custo, ou quando se considera que não efetuar qualquer manutenção diminuirá a probabilidade de ocorrência de uma avaria.
3.4 Planeamento e Preparação da Manutenção Preventiva
Apesar de a função planeamento estar geralmente associada à escolha da política de manutenção adequada para o conjunto de ativos de uma empresa, Nyman and Levitt (2010) propõem que esta pode ser dividida em três atividades ou fases: o Planeamento – elaborar o plano de manutenção; a Coordenação do Trabalho - assegurar disponibilidade e preparar os recursos necessários para a execução das tarefas; e por fim a Programação – priorizar tarefas e otimizar a utilização dos recursos. Como este projeto de dissertação se foca na manutenção preventiva, torna-se necessário analisar que fatores económicos (rentabilidade) e técnicos (fiabilidade) suportam a viabilidade de aplicação de políticas de manutenção num ativo. Do ponto de vista económico, a condição mais básica para garantir a rentabilidade da manutenção preventiva é o custo total de reparação após a avaria ocorrer ser superior ao custo da intervenção antes da mesma ocorrer (Jardine and Tsang 2013). O custo total, que se quer minimizado, é calculado pela soma do custo da reparação, custos indiretos (por perdas de produção, por exemplo) e o custo de manutenção preventiva. O volume de manutenção preventiva economicamente justificável, corresponde ao ponto onde o custo total é mínimo, como se pode observar na Figura 8.
Figura 8 – Volume ótimo de manutenção preventiva, in Vasconcelos (1986), “Gestão de Empresas –
Equipamentos”
Recorrendo à fiabilidade, deve-se conduzir um estudo ao comportamento do equipamento de modo a localizá-lo na curva da banheira. A manutenção preventiva só é uma escolha justificável, caso se possa admitir uma taxa de avarias crescente (Almada-Lobo 2018). Se a taxa de avarias for dada como decrescente (zona de mortalidade infantil), a natureza deste tipo de avarias exige que se tomem as devidas providências de modo a repará-las e corrigir os erros de projeto ou design a esta associados. Por outro lado, caso se admita que o equipamento apresenta uma taxa de avarias constante, como o surgimento das avarias é um fenómeno aleatório, a substituição do componente antes da avaria ocorrer em nada afetaria a probabilidade do mesmo falhar no instante seguinte.
O planeamento das atividades de manutenção é um processo dinâmico, dado que a constante atualização da informação em tempo real força à revisão constante do mesmo. Uma das etapas essenciais ao planeamento da manutenção preventiva é o escalonamento das tarefas. Escalonamento pode ser definido como a atribuição de tarefas a um determinado conjunto de recursos num dado horizonte temporal. Um escalonamento adequado exige o cumprimento de um conjunto de restrições, mais ou menos rígidas, que são impostas pelo tipo de tarefas a realizar (duração estimada para a sua realização, prioridades da tarefa…), mas também pelos recursos da empresa (disponibilidade, tipo de especialização…). O propósito de um escalonamento não deve ser encontrar o balanceamento ótimo, mas sim ser eficaz e eficientemente adaptável, numa base contínua, mantendo os níveis de performance elevados (Madureira, Ramos, and Silva 2003).
De acordo com Wagner et al. (2008) o objetivo de um escalonamento deve ser garantir a realização das tarefas de manutenção planeada, na base temporal definida e mantendo mínima a flutuação dos recursos humanos necessários em cada período. Porém, na realidade, o número elevado de tarefas que são necessárias agendar, cada uma com os seus requisitos específicos, torna o escalonamento manual difícil e entediante. De forma a ir de encontro a este objetivo, a modelação matemática tem vindo a ser aplicada de forma a descobrir o balanço ótimo entre custos e benefícios da manutenção.
Estes modelos de otimização podem ser divididos em estáticos – caso todos os trabalhos sejam conhecidos antes do escalonamento -, ou dinâmicos – as tarefas a realizar chegam ao sistema a tempos diferentes. Do ponto de visto do conhecimento dos parâmetros do escalonamento, este tipo de problemas pode ser dividido em determinístico, quando estes são conhecidos e são fixos, ou não determinísticos, no caso de haver incerteza em todos ou alguns dos parâmetros (Madureira, Ramos, and Silva 2003). Dentro dos modelos não determinísticos, é feita a distinção entre risco e incerteza. Enquanto num modelo de risco se admite conhecer a distribuição de probabilidade de avaria de um componente, no caso da incerteza, esta é desconhecida.
4 Estudo do processo e análise ao problema
A empresa procura aplicar à gestão dos seus equipamentos uma filosofia assente no princípio de participação de todos os seus colaboradores no processo de manutenção. Na CMIP encontra-se atualmente em aplicação e constante deencontra-senvolvimento um programa denominado Maintain Me, que procura orientar a política de manutenção na empresa de forma a que toda a organização se possa reger pelos mesmos princípios.
Ao longo deste capítulo será feita uma análise à situação atual no departamento industrial de forma a definir os pontos de melhoria onde a proposta de solução se deve focar. O desafio proposto no arranque deste projeto foi o de balancear a carga de trabalho de manutenção preventiva ao longo do tempo de forma a responder às necessidades mais exigentes de uma nova linha de misturação com tecnologia inovadora.
4.1 DE1 - Departamento de Engenharia 1
A estrutura dos diferentes departamentos de Engenharia na CMIP varia de acordo com as características de cada fase do processo. No DE1, a estrutura divide-se em três equipas diferentes: Curativa, Planeada e Projetos. As duas primeiras equipas têm a responsabilidade de elaborar, desenvolver e coordenar a aplicação de procedimentos e planos, respetivamente, de manutenção corretiva e planeada, tendo em vista a conservação das instalações e a máxima disponibilidade das máquinas para a produção. Por outro lado, a equipa de Projetos tem a responsabilidade de gerir e executar todos os processos de aplicação de melhorias aos equipamentos, instalação de novas máquinas ou de alteração às instalações. Para além disso, esta equipa é também responsável por gerir a contribuição do DE1 para o Sistema de Sugestões da CMIP. Esta ferramenta permite que qualquer colaborador da empresa desenvolva uma proposta de melhoria, que tanto pode ser aplicada ao processo como um todo, como a um equipamento específico ou até às próprias instalações da empresa.
A nível da gestão da manutenção, a informação é um recurso muito valioso, sendo imperativo geri-lo de forma cuidadosa. Todo o processo desde a recolha de dados, até ao seu posterior armazenamento e análise, deve ser devidamente estruturado. Posteriormente, os esforços devem ser orientados para que seja garantida a fluidez na transmissão da informação a nível vertical e horizontal, de modo a que esteja disponível para todos os colaboradores e contribuindo para um planeamento eficiente das atividades de manutenção. O DE1 aplica alguns mecanismos e estratégias de forma a garantir que a informação é devidamente registada e transmitida ao longo da cadeia de planeamento.
Deste modo, todos os dias, no processo de transição entre o turno noturno e diurno, é realizada uma curta reunião de 20 minutos – briefing - onde todos os colaboradores da área trocam impressões sobre o comportamento dos equipamentos e as intervenções realizadas e a realizar. Esta reunião serve então para fazer um ponto de situação inicial antes do começo dos trabalhos de manutenção no terreno. Deste modo, garante-se que a informação é transmitida entre estes dois turnos através de um processo de briefing e debriefing. Este tipo de processo implica um comportamento muito disciplinado dos técnicos que devem ter consciência da importância da
transmissão da informação para a gestão das atividades do departamento. Assim, é da responsabilidade dos chefes de turno e dos próprios técnicos, a transmissão da informação para as restantes transições de turno e para o caso dos turnos de fim de semana. De modo a facilitar a transmissão de informação em casos em que não foi possível fazê-lo de forma direta juntos dos outros colaboradores, um Quadro de Resolução de Problemas está colocado na oficina da área para que qualquer colaborador possa registar uma qualquer anomalia que tenha sido detetada ou uma intervenção que tenha sido realizada e que ainda não tenham sido registada por outro método.
Analise-se a relação existente entre as áreas da Produção e da Engenharia para o caso da área da Misturação. A Produção é o departamento responsável pela execução dos planos de produção, sendo auxiliada nesta função por departamentos de suporte que definem as receitas, os métodos, os tempos e efetuam o controlo da qualidade. Se por um lado, é objetivo da função manutenção intervir nos equipamentos com vista à conservação dos mesmos a longo prazo e à maximização da sua disponibilidade e performance, a sua atividade, exige, grande parte das vezes, que as máquinas parem, quebrando o fluxo produtivo. Deste modo, uma articulação entre estes dois departamentos é essencial para o estabelecimento de políticas de manutenção eficientes. Os principais pontos a ter em conta nesta relação são a definição dos custos indiretos de quebra da produção decorrentes das intervenções de manutenção, e a integração conjunta dos dois planos (manutenção e produção) com vista a definir conjuntamente o melhor agendamento das atividades de manutenção. Também a comunicação entre os dois departamentos é um ponto fulcral para que seja possível detetar o mais rapidamente possível anomalias nos equipamentos e definir a estratégia de manutenção mais adequada para as resolver. A área da produção é também responsável por fornecer informação essencial ao cálculo de KPI’s tão importantes como a taxa de disponibilidade e o OEE, calculados com o apoio do departamento de Engenharia Industrial.
Durante o planeamento da manutenção, o departamento deve ainda ter em conta outras fontes de informação, como relatórios provenientes de outras áreas da empresa, o resultado de inspeções e auditorias internas e externas, entre outros. Em cada área são realizadas um tipo de auditorias, nas quais um técnico do próprio departamento é responsável por preencher um template que auxilia na deteção de problemas difíceis de detetar à primeira vista, ou que ainda não tenham tido influência no processo. A estas inspeções dá-se o nome de Layer Equipment Audit (LEA). Auditorias entre os departamentos da empresa ou externos à mesma são também realizadas de forma regular, de modo a garantir estarem a ser seguidos os procedimentos estabelecidos pelas entidades auditoras, no caso de auditorias externas, ou pela própria empresa, no caso de auditorias internas.
4.2 A estruturação da manutenção preventiva no DE1
A equipa responsável pela manutenção planeada no departamento da misturação é composta por nove técnicos, três dos quais elétricos e seis mecânicos, um responsável pela lubrificação, um responsável pela oficina e kanban, um chefe de equipa, responsável por gerir o trabalho no chão de fábrica, e um responsável pelo planeamento. Para além disto, o departamento recorre a empresas de outsourcing para dar apoio à equipa de manutenção em trabalhos de manutenção mais específicos.
Plano de manutenção é definido pela norma EN 13306 (BSI 2017) como o “conjunto de tarefas, devidamente estruturado e documentado, que inclui atividades, procedimentos, recursos e o tempo necessário para levar a cabo a manutenção dos equipamentos”. Na CMIP, o plano de manutenção preventiva é elaborado anualmente, sendo denominado Master Plan, tendo de ser aprovado pelo departamento da Produção. É neste plano que se define qual o tempo de duração das paragens para cada grupo de máquinas, bem como a periodicidade com que as mesmas devem ocorrer e a sua distribuição ao longo do horizonte de planeamento. No DE1, os tempos
acordados para paragem das máquinas vão de 2 a 8 horas, sendo que cada grupo de máquinas para, pelo menos, uma vez por mês para intervenções planeadas. Um documento Word, ao qual se chama procedimento, aglomera todas as tarefas a realizar em cada equipamento da máquina de forma a levar a cabo o plano de manutenção proposto. Para cada tarefa desta lista, deve estar definida uma periodicidade recomendada, um tempo médio de execução, o tipo de especialização técnica (mecânica ou elétrica) e se a máquina necessita ou não de parar o seu processo produtivo para a mesma ser efetuada.
A informação constante destes procedimentos e do Master Plan está guardada na base de dados do sistema integrado de gestão empresarial (ERP) utilizado pela empresa, o SAP. Neste ERP estão definidas as estratégias de manutenção preventiva bem como o plano que deve ser executado para cada máquina. Assim, todos os meses, é lançada pelo ERP, uns dias antes do dia planeado para a paragem da máquina, uma ordem de trabalho que contém o plano de manutenção que deve ser respeitado naquele dia, de acordo com os procedimentos definidos. Atualmente, a estratégia definida para o lançamento das ordens de manutenção é definida, tal como as tarefas, com base na sua periodicidade. Assim, existem planos mensais, que incluem todas as tarefas a ser realizadas todos os meses, planos trimestrais, que englobam as tarefas de periodicidade trimestral e mensal, planos semestrais, que juntam ao último tipo de plano as tarefas semestrais e, finalmente, o plano anual, lançado uma vez por ano e constituído por todas as tarefas que têm de ser realizadas na máquina. Esta distribuição dos planos pelos períodos do horizonte de planeamento está representada na Figura 9.
Deste modo, a ordem de trabalho é recebida pelo chefe da equipa de manutenção preventiva e articulada com a informação proveniente de outros documentos de forma a organizar a lista de tarefas diária. De entre os documentos analisados destacam-se os seguintes: lista de óleos (com informação da periodicidade com que os óleos devem ser trocados), relatórios das LEA’s, relatório de lubrificação, relatório da misturação (no qual se verifica se as temperaturas seguem a receita), relatórios de outras áreas da fábrica (como a metereologia, responsável pelas sondas de temperatura), entre outros. Todas as anomalias verificadas pela análise destes documentos ou registadas no quadro de resolução de problemas previamente referido, são registadas numa folha de cálculo. É a partir desta folha de cálculo, que funciona como um documento partilhado no qual os chefes de equipa ou de turno podem adicionar quaisquer anomalias que tenham sido verificadas no seu turno, que os responsáveis pelo planeamento da manutenção preventiva vão definir quem são os responsáveis pela resolução de cada anomalia e organizar as tarefas a ser realizadas durante a paragem da máquina.
Esta definição de tarefas a realizar é complementada pela atribuição empírica de uma prioridade a cada tarefa, e pela ordenação desta lista de acordo com a área da máquina onde a intervenção deve ser efetuada. É com base neste último ponto que é posteriormente impresso o relatório com as instruções de trabalho para o dia. Esta instrução de trabalho contém a lista de tarefas a realizar e outras informações auxiliares como o tipo de especialização técnica que a tarefa existe, se está alocada a empresas externas, entre outras anotações que se considerem relevantes. É esta lista de tarefas, em conjunto com a proveniente do SAP, que é levada pelos técnicos para junto da máquina onde decorrerão os trabalhos.
4.3 O quotidiano de uma intervenção de manutenção preventiva
O turno responsável por levar a cabo as tarefas de manutenção preventiva tem início previsto para as 8 horas, terminando pelas 16h30min. Tome-se como exemplo para esta análise uma ação preventiva que implique uma paragem mensal da máquina de oito horas, que é o caso mais comum.
Tal como referido anteriormente, a equipa de manutenção preventiva começa por integrar o briefing, durante o qual são discutidas as intervenções a realizar durante o dia. É então durante esta pequena reunião que a equipa de manutenção recebe instruções sobre as tarefas que devem ser realizadas e quem são os responsáveis pela sua realização. Após o término do briefing, a equipa prepara as ferramentas necessárias para a realização dos trabalhos e é dada ordem para a máquina iniciar a paragem.
O tempo destinado à paragem e preparação em segurança da máquina para a realização das operações de manutenção é de aproximadamente 30 minutos. Esta duração está diretamente relacionada com o tempo que a última carga demora a percorrer o percurso entre a alimentação da máquina e o fim do processo, sendo por isso proporcional à quantidade de material ainda presente na máquina. Durante o horário do seu turno, os técnicos da equipa de manutenção têm direito a efetuar duas paragens, uma de 10 minutos para lanchar e outra de 40 minutos, na hora do almoço. O acompanhamento efetuado ao comportamento da equipa de manutenção durante vários dias revelou que tempos oscilam ligeiramente em torno dos valores estipulados, sendo que o total do conjunto das pausas nunca ultrapassava os 60 minutos.
Apesar do turno apenas se dar por terminado às 16h30min, os trabalhos na máquina têm de terminar cerca de uma hora antes deste horário. Tal como já se tinha verificado para a paragem da máquina, deve ser alocado um determinado tempo para que a máquina possa arrancar em segurança e esteja operacional para recomeçar a produzir. Tanto a paragem como o arranque da máquina devem ser acompanhado por um técnico mecânico e outro elétrico da equipa de manutenção preventiva, que devem assegurar que todos os dispositivos de segurança são ativados e que a máquina efetivamente recomeçou o processo produtivo. Apesar de o tempo médio considerado para o arranque ter sido uma hora, muitas vezes, este processo demora ligeiramente mais, prolongando-se para lá da hora de término do turno. Isto verifica-se, ora devido a atrasados na finalização dos trabalhos a ser realizados na máquina, ora devido a problemas no acompanhamento do arranque. O arranque só é dado como terminado após o acompanhamento com sucesso da carga de limpeza, que é a primeira carga saída da máquina após paragem e que define se o arranque foi ou não realizado nas decidas condições.
No fim do dia de trabalho, a equipa de manutenção devolve ao chefe da equipa preventiva a lista de tarefas onde se encontram assinaladas as tarefas que foram realizadas. Informação adicional pode ser acrescentada a esta lista sob a forma de anotações sobre o progresso dos trabalhos realizados ou anomalias detetadas. Esta informação é, posteriormente, inserida no SAP, fechando a ordem previamente lançada.
4.4 Ferramentas informáticas de suporte ao planeamento e execução da Manutenção
A necessidade de a analisar grandes quantidades de informação proveniente de diversas fontes de modo a utilizá-la como auxílio à tomada de decisão, obrigou as empresas a procurar soluções para a forma como armazena, organiza e disponibiliza esta informação aos seus colaboradores. Neste subcapítulo são apresentadas a principais ferramentas informáticas utilizadas no DE1 de forma a prestar suporte às diferentes fases do planeamento e execução das tarefas de manutenção.
4.4.1 SAP
O SAP é um software cuja finalidade é processar dados em tempo real, permitindo a integração de diferentes processos de um negócio. Este tipo de sistema, em empresas da dimensão da CMIP – em que a quantidade de dados processados é enorme -, traz imensas vantagens para a estruturação conjunta dos dados provenientes de áreas tão diversas como: Finanças, Recursos Humanos, Produção, Marketing, Vendas...
Este ERP é composto por conjunto de módulos ligados em tempo real, cada um destinado a um processo diferente da empresa, e por pequenas aplicações, denominadas transações. O módulo de manutenção permite interconectar todas as atividades da função manutenção e estabelecer a ligação deste com outros módulos, como a Produção ou a Gestão de Recursos. A partir deste módulo a organização pode identificar, documentar e gerir os problemas relacionados com os ativos da empresa. Os bens fabris encontram-se registados no software devidamente inseridos na estrutura da máquina, cujo detalhe e profundidade variam de acordo com as necessidades da organização.
Relativamente às tarefas de manutenção preventiva, a gestão destas é assegurada pelo lançamento periódico de ordens de manutenção geradas manualmente com base na estratégia pré-definida para os planos de manutenção inseridos na base de dados da plataforma. Nestes planos é possível estabelecer que objetos técnicos serão alvo de manutenção, bem como as operações a ser efetuadas e respetiva prioridade de realização.
Analisando a utilização atual que a empresa faz deste software, concluiu-se que as funcionalidades do ERP estão muito subaproveitadas. A razão para esta falta de aproveitamento advém do facto do SAP não apresentar uma interface com utilizador que seja de fácil entendimento e utilização. Também ao nível da manutenção e desenvolvimento de aplicações, este ERP apresenta algumas restrições visto não se tratar de uma ferramenta muito flexível e implicar gastos muito avultados em empresas especializadas e capazes de fazer criar ferramentas personalizadas para o cliente. Outra dificuldade que advém da utilização do SAP é a difícil integração com outros softwares auxiliares, o que motivou algumas decisões tomadas ao longo da definição deste projeto.
4.4.2 PUMA (Plant User-Friendly Maintenance Application)
De forma a responder às limitações do SAP, e no âmbito do programa Maintain Me, a empresa está a começar a implementar um software auxiliar à utilização deste ERP. O PUMA funciona como uma máscara para a base de dados SAP, permitindo a leitura e escrita de informação a partir de uma interface mais user-friendly para o utilizador. Ligando-se diretamente à base de dados do ERP, esta ferramenta consegue diminuir o esforço necessário aos utilizadores para realizar tarefas das mais simples às mais complexas. A plataforma divide-se em dois módulos: a Dashboard e a Mobility.
A Dashboard providencia ao utilizador uma visão geral do estado dos equipamentos da sua área. Permite consultar as ordens submetidas para cada equipamento que, por sua vez, estão categorizados de acordo com a sua criticidade para o processo. Através de um código de cores, o utilizador pode rapidamente ter uma perspetiva geral das necessidades dos equipamentos e tomar medidas concordantes com estas.
Por outro lado, o módulo Mobility foi desenhado para a utilização no chão de fábrica pelas equipas de manutenção com o auxílio de um equipamento portátil, como um tablet. Este módulo permite ao utilizador consultar e receber notificações sobre as ordens geradas para os equipamentos. A ferramenta possibilita ainda que o técnico se registe na ordem, contando este momento como o início da reparação, podendo ainda indicar os recursos utilizados para a realização do trabalho, descrever a anomalia detetada, indicar que tarefas foram ou não
