disciplina: Manutenção
cursos:
Engenharia de Produção;
Engenharia Mecânica.
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1
Gestão
estratégica da
manutenção
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2
A Função Manutenção
• Definição clássica: É o conjunto de atividades
paralelas à fabricação e/ou às operações de
uma atividade empresarial, cujo objetivo é
garantir os compromissos de produção e o
cumprimento da missão da empresa;
– Se a missão está associada à fabricação de um
produto ou prestação de um serviço, tem-se a
Manutenção Industrial;
– Se a missão está associada ao projeto e ao uso de
um produto ou serviço, tem-se a Assistência Técnica.
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3
A Função Manutenção
• Definição mais recente: É o conjunto de
atividades integradas à função produção que
dá suporte tecnológico ao cumprimento da
missão. Este suporte se dá ao menos: (i) na
definição do uso ótimo dos ativos produtivos
existentes, (ii) no gerenciamento da vida útil; e
(iii) na evolução tecnológica destes ativos;
– Função Produção = Compras +
Fabricação/Prestação + Vendas.
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4
A Função Manutenção: três
níveis de gestão
• Operacional: corrigir os problemas, sanar os
defeitos, otimizar o uso dos recursos produtivos;
• Tático: antecipar os problemas previsíveis,
sanar ou ao menos prevenir os defeitos antes
que aconteçam, otimizar o uso dos recursos
necessários;
• Estratégico: transformar o contexto produtivo
de modo a otimizar o cumprimento da missão.
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5
A não-qualidade na manutenção
serviço
falha
conseqüência
Transportes
aéreos
Colapsos em aeronaves ou
equipamentos de terra
Atrasos, perda de
negócios, acidentes
Médicos e de
saúde
Colapsos em equipamentos
médicos ou de transporte
Diagnósticos errados,
perda de vidas
Saneamento
Colapsos em equipamentos ou
dutos
Desperdícios, saúde
pública
Energia
elétrica
Colapsos em equipamentos de
geração e transmissão
Segurança,
produtividade
Obras viárias
Colapsos em equipamentos de
produção ou transporte
Acidentes, produtividade, desperdícios
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6
Relação da Função Manutenção com
outras funções na organização
Logística
RH
de
Manutenção Materiais
reposição,
Industrial
ferramentas
Assistência
Técnica
Materiais de
reposição,
ferramentas
deslocamentos e
entregas
Recrutamento,
seleção,
treinamento
de profissionais
Engenharia/P & D
Fabricação
Marketing
Arranjos
industriais,
novos
processos,
erros de
projeto
Plano de
produção,
rendimentos,
modificações em
processos
Cumprimento de
prazos;
programação de
entregas
Erros de
fabricação
Possibilidade de novos
negócios,
modificações em
produtos
Modificações
Novos
produtos,
erros de
projeto e de
funcionamento
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7
A Função Produção: visão de
processo
Recursos variáveis:
Materiais;
Informação; e
Energia.
Recursos fixos:
Processos de
transformação
clientes
Instalações; e
Pessoal.
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8
Gestão do processo de produção
Recursos variáveis:
materiais;
informação; e
energia.
Recursos fixos:
Processos de
transformação
clientes
instalações; e
pessoal.
Logística
integrada
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9
Gestão do processo de produção
Marketing e assistência técnica
Manutenção e engenharia
industrial
Recursos variáveis:
materiais;
informação; e
energia.
Recursos fixos:
Processos de
transformação
clientes
instalações; e
pessoal.
Logística
integrada
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10
Estudo de caso
• Formar grupos de trabalho;
• Escolher uma empresa e um processo;
• Desenhar o esquema de gestão do
processo de produção, localizar e
individualizar a gestão da manutenção
e da assistência técnica, se houver;
• Apresentar ao grande grupo e colher
críticas.
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11
Considerações sobre estratégias
• Não existe estratégia certa ou errada: toda
estratégia é mais ou menos válida para uma
organização em um dado momento;
– A estratégia é situacional: pode variar de acordo
com as alternâncias do ambiente de negócios;
– A estratégia é dinâmica: uma dada estratégia pode
variar ao longo do tempo;
– A estratégia não é monolítica: uma organização
pode ao mesmo tempo ter mais de uma estratégia,
dependendo das particularidades dos processos.
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12
Intervenções, estratégias, metaestratégias de manutenção
• Uma estratégia é formada por objetivos e cursos
de ação sobre os quais um decisor pode optar;
– A estratégia é descrita pelo tipo de intervenção
principal que o curso de ação escolhido prescreve;
– Para cada diagnóstico possível e recursos
disponíveis, um curso de ação é mais indicado: a
estratégia é um jogo de encaixes (puzzle-game);
– Meta-estratégias são definições maiores tomadas
antes do diagnóstico e definirão como o diagnóstico
será feito para se chegar às estratégias.
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13
Tipologia das intervenções de
manutenção
• Defeito: há uma perda em alguma característica de
qualidade do equipamento, tal como a produtividade, a
segurança ou a qualidade do produto. É possível produzir,
mas com ritmo, segurança ou qualidade reduzida;
• Quebra: o defeito é de tal monta que impede qualquer tipo
de produção;
– A quebra se origina de um defeito, mas um defeito não
necessariamente se torna uma quebra;
– Sempre é possível prever redundâncias e poka-yokes.
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14
Tipologia das intervenções de
manutenção
• Ao menos duas escolas de gestão de
manutenção influenciam a escola brasileira e
oferecem definições com algumas divergências
entre si: as escolas nipo-americana e européia;
• A definição tipológica afeta a estratégia: a
tipificação das intervenções é relevante para o
planejamento dos recursos e da estratégia de
ação.
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15
Escola nipo-americana
• Emergência (breakdown ou shutdown): há
perda total dos requisitos de qualidade da
produção ou do serviço, o serviço de
manutenção não pode ser programado;
• Corretiva: há perda parcial dos requisitos de
qualidade da produção ou do serviço, o serviço
de manutenção pode ser programado;
• Preventiva: intervenção originada de um plano
pré-agendado.
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16
Escola nipo-americana
• Preditiva: intervenção originada de um diagnóstico,
construído a partir de:
– Inspeção (check-list) ou medição;
– Modelos numéricos alimentados por medições;
– Modelos puramente teóricos (confiabilidade);
– Reforma (overhaul): intervenção com troca significativa
de partes;
– Modernização (retrofitting): reforma com troca de
tecnologia;
Fonte: Maintenance Engineering Handbook, Higgins;
Nippon Steel Corporation, Muroran Works.
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17
Escola européia
• Corretiva: Opera até quebrar, a intervenção
ocorre de forma não-planejada;
• Preventiva: intervenção originada de um plano
pré-agendado;
• Preditiva: intervenção originada de um
diagnóstico;
• Detectiva: intervenção em falhas ocultas;
• Engenharia de manutenção: identifica a causa
da falha e modifica o projeto.
Fonte: Monchy, 1989
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18
Comparação entre as escolas
Nipo- americana
Européia
Emergência
Corretiva
Corretiva
Eng. Manutenção
Preventiva
Preventiva
Preditiva
Preditiva
Detectiva
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Estratégias de manutenção segundo
a escola nipo-americana
• O tipo de estratégia de manutenção é
determinado pela classe do fenômeno que
cerca a intervenção;
• A tipificação da estratégia permite especificar
com mais precisão que recursos materiais e
humanos são requeridos;
• A tipificação da estratégia torna possível inserir
uma abordagem científica na gestão da
manutenção.
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20
Estratégias de manutenção segundo
a escola nipo-americana
• Quebra consentida associada à emergência:
– Ações ocorrem após as quebras, admitindo apenas
reparos imediatos (troca a peça A pela peça A);
– Não exige tempo para investigações nem melhorias;
– Adequada a equipamentos sem redundância ou sobra
de capacidade;
– Alta disponibilidade, baixo custo, alta degradação do
equipamento, antecipando a reforma.
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21
Estratégias de manutenção segundo
a escola nipo-americana
• Quebra consentida associada à corretiva:
– Ações ocorrem após as quebras, mas admite a
correção de erros de projeto;
– Requer tempo para preparação, análise da falha e
planejamento da melhoria;
– Adequada a equipamentos com redundância ou sobra
de capacidade;
– Menor disponibilidade, maior custo, menor
degradação do equipamento em relação à
emergência.
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Estratégias de manutenção segundo
a escola nipo-americana
• Manutenção sistemática incondicional,
associada à preventiva:
– Admite planejamento prévio e incondicional de
serviços;
– Requer tempo para preparação;
– Adequada a equipamentos de alta importância ou
com falta de capacidade;
– Alta disponibilidade, alto custo, baixa degradação do
equipamento, postergando a reforma.
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23
Estratégias de manutenção segundo
a escola nipo-americana
• Manutenção sistemática condicional,
associada à preditiva:
– Admite planejamento condicional de serviços por
inspeções, monitorações e modelos de confiabilidade;
– Requer pouco tempo para preparação;
– Adequada a equipamentos de média importância ou
com falta de capacidade apenas eventual;
– Menor disponibilidade, menor custo, maior
degradação do equipamento em relação à preventiva.
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24
Estratégias de manutenção segundo
a escola nipo-americana
• Reforma (overhaul):
– Corrige a degradação do equipamento;
– Exige muito tempo para o planejamento;
• Modernização (retrofitting):
– Corrige a inadequação da tecnologia ao objetivo
da empresa e envolve troca de sub-sistemas;
– Exige muito tempo para o planejamento.
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25
Meta-estratégias
• Três cenários meta-estratégicos primitivos
são observados na gestão da manutenção:
– manutenção centrada no equipamento: as decisões
de manutenção são tomadas tendo em mente o que é
bom para a máquina;
– manutenção centrada no processo: as decisões de
manutenção são tomadas tendo em mente o que é
bom para o processo; e
– meta-modelos de manutenção: as decisões de
manutenção são tomadas tendo em mente modelos já
propostos por especialistas.
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26
Meta-estratégias
• Manutenção centrada no equipamento;
– As necessidades dos equipamentos são atendidas,
mesmo com risco para a missão. O processo cede
espaço para a manutenção;
• Manutenção centrada no processo;
– As necessidades da missão são atendidas, mesmo
com risco para os equipamentos. A manutenção
aproveita as oportunidades cedidas pelo processo; e
• Meta-modelos de manutenção;
– As ações são baseadas em prescrições de boas
práticas formuladas por especialistas e fabricantes.
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27
Meta-estratégias
• Manutenção centrada no equipamento;
– Ocorre quando a perda da quebra é superior ao valor
do processo e não vale a pena assumir o risco. Ex.:
ônibus e aeronaves;
• Manutenção centrada no processo;
– Ocorre quando a perda por quebra é inferior ao valor
do processo e vale a pena assumir o risco. Ex.:
máquinas operatrizes; e
• Meta-modelos de manutenção
– A manutenção adota um programa geral já testado em
outras situações. Ex. TPM; CBM; RCM; MCN.
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28
Alguns meta-modelos de
manutenção
– Manutenção produtiva: a intervenção é gerada por
uma inadequação do desempenho ou da situação do
equipamento em relação aos objetivos de produção.
Corrige falhas de instalação e de projeto e interage e
acompanha a evolução da operação, com equipes
integradas operação-manutenção;
– Manutenção baseada em condição: a intervenção é
gerada pela existência de um diagnóstico que aponta
que há um processo de falha em andamento e uma
data mais provável de ocorrência da falha. Há pouco
tempo para a preparação.
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29
Alguns meta-modelos de
manutenção
– Manutenção centrada em confiabilidade: a
intervenção é gerada pela existência de um modelo
teórico, com data mais provável de ocorrência de uma
falha ou com a curva de perda de confiabilidade da
operação. Há muito tempo para a intervenção;
– Manutenção centrada no negócio: a intervenção é
gerada pela existência de uma necessidade negocial.
Se determinada característica de desempenho for
necessária para a estratégia do negócio (custo,
qualidade, novos produtos), as ações de manutenção
devem ser direcionadas para esta característica.
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30
Estratégias mistas
Equipamento
restringido
emergência
preventiva
X
X
Produto de
alto valor
X
X
X
X
X
X
reforma
modernização
Produto de
baixo valor
X
corretiva
preditiva
Equipamento nãorestringido
X
X
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X
31
Cenários estratégicos mistos
Centrada no
equipamento
Centrada no
processo
Centrada
no negócio
X
emergência
corretiva
X
preventiva
X
X
preditiva
X
reforma
X
modernização
TPM, RCM
X
X
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X
32
Estudos de caso: em grupos
• Escolha uma área de sua empresa e liste os
equipamentos mais importantes;
• Preencha a matriz estratégica e faça um
diagnóstico;
• Que estratégias a empresa usa? Que
estratégias poderia usar? O que é possível
propor de modificação para a empresa?
• Apresente ao grande grupo e receba suas
críticas.
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33
Matriz estratégica
É
restrição
permanente?
É
restrição
eventual
?
Produto
de baixo
valor?
estratégia
atual
estratégia
indicada
Equip. 1
Equip. 2
Equip. 3
Equip. 4
Equip. 5
Equip. 6
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34
Ligação com a estratégia de produção
• A estratégia de produção persegue os
seguintes objetivos:
– Redução de custo;
– Aumento de qualidade;
– Aumento na confiabilidade no prazo de
entrega: preventiva;
– Aumento de flexibilidade; e
– Promoção da inovação.
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35
Ligação com a estratégia de produção
• Para cada objetivo de produção, é mais
adequada uma estratégia de manutenção:
– Redução de custo: emergência;
– Aumento de qualidade: preditiva;
– Aumento na confiabilidade no prazo de
entrega: preventiva;
– Aumento de flexibilidade: corretiva; e
– Promoção da inovação: modernização.
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36
Prática individual
• Para sua empresa:
− Coloque em ordem de importância (1 =
menos; 5 = mais) os cinco objetivos
estratégicos de produção;
− Coloque em ordem de freqüência (1 =
menos executada; 5 = mais executada) as
cinco estratégias de manutenção citadas;
− Calcule a distância absoluta total entre as
importâncias e as freqüências (0 =
alinhamento total entre as estratégias de
manutenção e de produção).
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37
Exemplo: indústria siderúrgica japonesa
Até 1954
1954 - 63
1963 - 75
1976 - 80
1981 - 87
após 87
Emergência
Preventiva
Produtiva
Corretiva
Preditiva
TPM
Mudanças
principais no
gerenciamento
Não há
tarefas de
inspeção e
preventivas
Manutenção faz
inspeções,
preventivas e
controla
terceiros
Inspeção,
melhorias
pela
operação,
controles
centralizados
Melhorias,
terceiros e
controles
na operação, reformas centralizadas
Diagnóstico
(CBM),
controles
do CBM e
EM
centralizados
Transferên
cia total
para operação, só
reformas
centralizadas
Quebras
Alta
Média
Média
Baixa
Muito
Baixa
Muito
Baixa
Degradação
Alta
Baixa
Baixa
Baixa
Muito
Baixa
Muito
Baixa
Custos
Baixo
Alto
Médio
Baixo
Muito
Baixo
Tende a
zero
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38
Gestão de
recursos de
manutenção
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39
Gestão de recursos de manutenção
• A gestão dos recursos inclui:
– Recursos humanos: formação
profissional, liderança e comando;
– Recursos materiais: equipamentos,
materiais e peças-reservas; e
– Recursos de informação: apoio à
análise e decisão.
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40
Estrutura de comando de manutenção
• Gerência de manutenção:
– Assessoria e apoio administrativo;
• Engenharia de manutenção;
– Planejamento e controle de manutenção;
– Melhorias em equipamentos existentes;
– Novos equipamentos;
• Mecânica e elétrica de campo;
– Emergência;
– Planejada;
– Terceiros e externos.
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41
Estrutura de comando de manutenção
• Oficinas internas e externas;
– Ferramentaria;
– Caldeiraria;
– Usinagem;
– Predial, refratários;
– Bobinagem e reparos em motores;
– Operações elétricas;
– Metrologia;
– Transportes e veículos.
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42
Estrutura de comando de manutenção
•
Utilidades;
– Refrigeração industrial e predial;
– Administração de energéticos: geração e
distribuição de vapor, de ar comprimido,
da energia elétrica e gases industriais; e
– UPS´s: Uninterrupted Power Systems.
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43
Recursos materiais
• Manutenção de campo:
– ferramentas, instrumentos, desenhos, EPI´s;
• Oficinas:
– equipamentos fixos (tornos, fresas, etc.);
– equipamentos móveis (máquinas de solda, materiais de
lubrificação e graxa, etc.);
– ferramentas e suprimentos (eletrodos, cabos, etc.);
– instrumentos (metrologia);
– EPI´s.
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44
Recursos materiais
• Engenharia de manutenção:
– redes de micros com AutoCad, para revisão e
atualização de desenhos;
– mapoteca e biblioteca com documentação
técnica;
– redes de micros e base de dados com sistema
de apoio à decisão; e
– acesso aos sistemas de materiais, pessoal e
produção.
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45
Sistemas de informação
•
Sistemas transacionais:
– consulta ao almoxarifado;
– consulta à situação de pessoal;
– consulta ao plano de fabricação/operações;
•
Sistemas de informações gerenciais (SIG):
– gestão por indicadores de desempenho;
– gestão por tomada de decisão pontual;
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46
Sistema de apoio à decisão de
manutenção
Pendências dos
planos anteriores
Histórico
Back-log
Intervenções
Preventivas:
vêm do sistema
Plano Mestre
de manutenção
Resultados
Intervenções
preditivas e de
confiabilidade
Programação
das equipes
Corretivas pendentes:
vêm das áreas
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47
Estudos de caso: em grupos
• Escolha uma área de sua empresa e liste os
recursos mais importantes de manutenção;
– Recursos humanos: quantidade, formação, estrutura
de comando;
– Recursos materiais: equipamentos, materiais,
peças-reserva, almoxarifados;
– Sistema de informação;
• Apresente ao grande grupo e receba suas
críticas.
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48
Gestão de custos
de manutenção e
políticas
permanentes
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49
Gestão dos custos de manutenção
• Os custos de manutenção podem ser
agrupados em duas categorias:
– Mão-de-obra: própria, terceiros com
alguma regularidade, terceiros
eventuais, serviços específicos de
terceiros; e
– Materiais: materiais de consumo
permanente, de consumo eventual,
peças-reserva e energéticos.
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50
Custos com mão-de-obra
• Própria: empregados e estagiários da empresa;
• Terceiros com alguma regularidade: contratos
temporários, periódicos ou com escopo variável, tais
como assistência técnica, serviços de usinagem,
soldagem, bobinagem, etc.;
• Terceiros eventuais: contratações sob demanda, tais
como mão-de-obra por hora ou por escopo para
atividades de manutenção local ou de equipamento,
instalação ou montagem,
• Serviços específicos de terceiros, tais como projeto,
assessoria, consultoria, treinamento.
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51
Custos com materiais
• Consumo permanente: materiais de baixo valor que
são usados em grande quantidade, tais como tintas,
graxas, eletrodos, lâmpadas;
• Consumo eventual: componentes de baixo valor,
requisitados eventualmente, e que podem ser usados
em várias posições, tais como rolamentos,
engrenamentos, disjuntores, cabos;
• Peças-reservas: componentes e sub-sistemas de alto
valor, que podem ou não ser usados, em poucas
posições, mas que garantem segurança operacional,
tais como transformadores, motores, caixas de
transmissão, válvulas direcionais;
• Energéticos, tais como eletricidade, vapor, gases.
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52
Apropriação de custos de
manutenção
• Ao menos dois métodos são observados
nas empresas para a apropriação dos
custos de manutenção:
─ Centros de custos da empresa;
─ Controle por tags dos equipamentos;
• Apurado o custo de manutenção, este é
apropriado ao custo de produção.
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53
Apropriação de custos de
manutenção
• Centros de custos:
− Toda contratação de mão-de-obra externa,
requisição de material ao almoxarifado e requisição
de compra deve informar o centro de custo
destinatário da contratação;
− Se a contratação envolver mais de um centro de
custo, o valor deve ser rateado segundo um critério;
− Toda mão-de-obra própria deve ser alocada ao
centro de custo que recebeu o serviço;
− Mão-de-obra administrativa ou que envolve mais de
um centro de custo deve ser rateada.
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54
Apropriação de custos de
manutenção
• Controle por tags:
– Atribuem-se tag’s aos equipamentos na forma
XXnnXXnnXXnn (área, equipamento, componente);
– P. ex.: Z03J01M02 representa: motor n° 2 do
elevador n°1 da moagem n°3;
– Toda contratação deve conter o tag destinatário;
– Ao fim, o sistema de custos apropria o custo de
manutenção de cada equipamento e o sistema de
custos de produção os distribui aos produtos,
segundo um critério de uso de equipamento.
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55
Políticas permanentes na
manutenção
• Treinamento:
– conforme as inovações tecnológicas da empresa;
– conforme as inovações científicas e tecnológicas do
meio ambiente da empresa: benchmarking;
• Racionalização do trabalho:
– tarefas inúteis: eliminam-se;
– tarefas úteis: racionalizam-se;
– tarefas racionalizadas: automatizam-se.
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56
Políticas permanentes na
manutenção
• Segurança no trabalho e patrimonial:
– campanha permanente de prevenção de acidentes,
uso dos EPI´s, saúde ocupacional, cidadania;
– mapeamento e redução dos riscos de acidentes
pessoais, patrimoniais e ambientais;
– ergonomia e ergonomia ambiental;
– brigadas de incêndio e primeiros socorros;
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57
Políticas permanentes na
manutenção
• Preservação ambiental:
– campanha permanente de valorização dos espaços
de trabalho, do meio-ambiente;
– conservação energética através da CICE; e
– apoio a comunidades vizinhas às instalações fabris
e de serviços;
– Integração com a comunidade.
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58
Estudos de caso: em grupos
• Identifique o método pelo qual sua empresa apura e
controla os custos de manutenção;
• Cite as políticas permanentes da sua empresa em
relação a:
– Treinamento e desenvolvimento de recursos
humanos;
– Produtividade;
– Preservação ambiental; e
– Segurança pessoal e patrimonial;
• Apresente ao grande grupo e receba suas críticas.
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59
A terceirização na
manutenção: o caso
japonês
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60
Manutenção e terceirização
• A terceirização na manutenção surgiu no
Japão no fim dos anos 1970:
– O Japão iniciava um período de alta competitividade;
– As indústrias japonesas receberam um número
excessivo de encomendas e encontraram
dificuldades, devido à falta de mão-de-obra;
– A alternativa que as empresas enxergavam era a
imigração de trabalhadores, vetada pelo governo,
devido à superpopulação;
– Como alternativa, foi proposta a criação de empresas
especializadas em serviços específicos.
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61
Manutenção e terceirização
• A lógica por trás da proposta é:
– Dificilmente uma empresa ocupa todos os seus
trabalhadores o tempo todo na sua máxima habilidade;
– Dificilmente funcionários ociosos são dispensados ou
tem a remuneração reduzida;
– Como não será reduzida em uma eventual ociosidade,
a remuneração típica de um funcionário expressa a
média e não o máximo serviço prestado;
– Devido à complexidade do ambiente empresarial,
pode haver casos em que as habilidades faltantes em
uma região estão sobrando em outra.
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62
Manutenção e terceirização
• A alternativa foi a criação de empresas
especializadas em um tipo de serviço, reunindo
trabalhadores com uma dada habilidade;
• A nova empresa passa a prestar serviços às
empresas que cederam trabalhadores:
• Como as empresas-mãe não usavam na
totalidade as habilidades em questão, contratarão
um número menor de horas do que cederam;
• A sobra de horas é oferecida às empresas da
mesma região que requereram imigrantes.
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63
Exemplo: a indústria siderúrgica
• Em uma usina siderúrgica há habilidades
específicas que não são usadas todo o tempo:
– Mecânico de ponte rolante, pintor de equipamentos
industriais, instrumentista;
– Um profissional usa uma parte do tempo em outras
habilidades: reparo e transporte de peças, lubrificação,
pintura de prédios, troca de lâmpadas, etc;
• Agrupando os profissionais em uma única
habilidade, a produtividade geral cresce por
aprendizado e especialização da mão-de-obra.
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64
Requisitos para o funcionamento
do modelo
• Densidade industrial;
– Ganho de escala em materiais e equipamentos: o
custo baixa se a nova empresa crescer;
• Foco, especialização e expertise reconhecível;
– Ganho de produtividade na mão-de-obra;
• Mercado em expansão moderada;
– Se o mercado recua, a empresa-mãe tende a usar
mais sua mão-de-obra própria. Se o mercado cresce
muito, a empresa-mãe recontrata os funcionários,
pois teme ficar sem o serviço.
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65
Situações em que o modelo se
aplica mal
• Baixa densidade industrial;
– Baixa ocupação em materiais e equipamentos;
• Empresas generalistas;
– O serviço prestado pela nova empresa não é melhor
do que o serviço original da empresa-mãe;
• Mercado recessivo e desemprego;
– Se a terceirização for usada como “quebra-galho”
para desempregados ou redução de custos em
tempo de recessão, a nova empresa não será
reconhecida como uma alternativa permanente.
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66
Relação do modelo com as
estratégias de manutenção
estratégia
resultado da
empresa-mãe
resultado da
nova empresa
oportunidade
emergência
muito bom
muito ruim
péssima
corretiva
bom
ruim
ruim
preditiva
médio
médio
média
TPM, RCM
ruim
bom
boa
preventiva
muito ruim
muito bom
excelente
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67
Evolução do modelo
• O gerenciamento da manutenção também se
tornou um produto;
– A empresa-mãe pode transferir a integralidade do
gerenciamento da manutenção para a nova empresa;
– As empresas gerenciadoras de manutenção tornamse novas empresas-mãe, contratando empresas
especializadas para o atendimento de seus clientes;
– O gerenciamento das empresas gerenciadoras de
manutenção está se tornando tão complexo quanto o
gerenciamento das empresas-mãe;
– Estratégias de TPM e RCM podem vir a ser boas
oportunidades de negócio para estas empresas.
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68
Estudos de caso: em grupos
• Enumere as terceirizações de serviços em
manutenção que sua empresa executa;
• Compare com a tabela anterior e conclua:
– As terceirizações são satisfatórias?
– O que foi terceirizado e não deveria ter sido?
– O que não foi terceirizado e poderia ter sido?
• Apresente ao grande grupo e receba suas
críticas.
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69
TPM:
Manutenção
Produtiva
Total
70
Manutenção Produtiva Total
• Surgiu no Japão nos anos 1960 e foi modificada nos anos 1980;
• Foi trazida ao Brasil pelo Dr. Seiichi Nakajima;
• Busca da eficiência máxima no sistema de produção, com a
participação de todos os funcionários;
• Um fundamento da TPM é a responsabilidade do operador na
manutenção dos sistemas de produção: “Da minha máquina cuido
eu”;
• A TPM busca construir no local de trabalho (gemba) mecanismos
de prevenção de perdas baseados no ciclo de vida útil do sistema
de produção.
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71
Objetivo geral da TPM
• Formalmente, o objetivo principal da TPM é
coordenar ações entre manutenção,
operação e engenharia, buscando aumentar
manutenibilidade, confiabilidade e
disponibilidade de sistemas produtivos.
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72
Objetivos específicos da TPM
• Pessoal:
– Operador: deve ser capaz de desempenhar múltiplas
funções, inclusive de manutenção;
– Manutentor: deve aprender a operar o processo e adquirir
versatilidade, realizando tarefas mais nobres e acumulando
funções;
– Inspetor de qualidade: deve ser capaz de resolver
problemas operacionais, não apenas separar o que passa
do que não passa;
– Projetista: deve ser capaz de resolver problemas de
manutenção antes da construção da máquina.
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73
Objetivos específicos da TPM
• Equipamento:
– Altas confiabilidade e manutenibilidade;
– Alta qualidade no produto final;
– Alta competitividade no produto: desempenho
elevado, entrega ágil, baixo custo.
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74
Metas específicas da TPM
1. Eficiência global dos sistemas produtivos:
–
Operar na velocidade nominal e produzir na taxa
de projeto;
–
Em sistemas antigos ou reformados, já não se
conhece mais a taxa de projeto e, chegando-se
a operar em até 50% da capacidade produtiva;
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75
Metas específicas da TPM
2. Gerenciar o ciclo de vida de equipamentos:
–
Criação de estratégia de manutenção;
–
Gerenciar a substituição e obsolescência de
equipamentos;
–
O operador recebe o encargo de limpeza,
lubrificação e intervenções básicas e
preventivas: a manutenção só faz reformas e
modernizações;
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76
Metas específicas da TPM
3. Integração dos setores tecnológicos:
–
Total cooperação para elevação da produtividade com a
mesma capacidade instalada: decisões conjuntas entre
operação, manutenção, engenharia, logística;
–
Padronização reduz estoques, exigências de treinamento e
tempo de posta-em-marcha;
–
Gestão da armazenagem pode reduzir tempos entre falhas e
até o reparo;
–
Programas estruturados de sugestões e criação de times de
trabalho de alta eficiência.
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77
Indicadores que podem ser
perseguidos pela TPM
•
Disponibilidade de equipamentos;
•
Produtividade;
•
Refugos e retrabalhos;
•
Giro de estoques;
•
Tempo até a entrega de pedidos;
•
Reclamações de clientes;
•
Custo de produção.
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78
Indicador global: OEE
• Eficiência global do equipamento:
[Disponibilidade] x [Produtividade] x [Qualidade] = m1 x m2 x m3
m1 = [tempo disponível / tempo programado];
m2 = [produção real / produção nominal];
m3 = [produção aprovada / produção real].
• Classe mundial: OEE >75%.
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79
12 etapas para a TPM (Nagajima, 1993)
1.
Declaração da Diretoria;
2.
Educação e treinamento generalizado sobre o
programa;
3.
Construção da estrutura formal para gerenciar o
programa;
4.
Formulação das diretrizes e das metas objetivas do
programa;
5.
Formulação de plano para alcançar as metas;
6.
Início formal: o dia D.
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80
12 etapas para a TPM (Nagajima)
7.
Aumento da eficiência produtiva;
1.
Formação dos times;
2.
Manutenção autônoma;
3.
Estratégia de Manutenção;
8.
Controle inicial de equipamentos (EEC);
9.
Manutenção do nível adquirido;
10. Extensão aos níveis administrativos;
11. Extensão a saúde, segurança e ambiente;
12. Começar de novo, em patamar mais alto.
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81
Tipologia de perdas perseguidas pela
TPM
1.
Falhas e erros em equipamentos;
2.
Set-up’s e ajustes em equipamentos;
3.
Perda de tempo em partidas;
4.
Pequenas e inesperadas paradas;
5.
Queda de velocidade;
6.
Defeitos e retrabalhos.
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82
Fatores que podem estar por detrás
das perdas perseguidas pela TPM
•
Falhas crônicas em equipamentos;
–
–
–
Decorrem de causas diversificadas e de difícil
detecção: a relação entre a causa e efeito pode
não ser óbvia, demandando investigação de
causas complexas;
As causas podem envolver mau uso do
equipamento ou ambinete inadequado para a
operação;
As ações necessárias geralmente envolvem
modificações importantes em equipamentos;
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83
Fatores que podem estar por detrás
das perdas perseguidas pela TPM
•
Falhas aparentemente ínfimas em
equipamentos;
–
–
–
Há uma tendência a negligenciá-las, mas podem
assumir proporções de vulto: manchas, folgas,
ruídos, aquecimento;
Causam perda de rendimento e geram a longo
prazo os defeitos crônicos;
Pequenos desvios aparentemente têm pouco
potencial para gerar quebras, mas lançam a
semente da perda de confiabilidade do
equipamento.
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84
Fatores que podem estar por detrás
das perdas perseguidas pela TPM
•
Falhas logísticas na operação;
–
–
–
–
–
Perda de tempo esperando peças ou liberações
administrativas;
Desorganização da linha de produção, resultando
em excesso de transporte e movimentação de
peças;
Eficiência energética baixa;
Baixo rendimento em operações;
Erros humanos em operações;
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85
Considerações sobre quebras
• A quebra ou falha é a interrupção das funções de um
equipamento;
• Um dos fatores que causam quebras são os erros humanos:
quebras diminuem quando ocorrem mudanças de atitudes de
operadores;
• Deve-se abandonar a crença que quebras são inevitáveis e
proteger os equipamentos;
• Muitas vezes, as causas das quebras só aparecem após as
mesmas:
– um caminho para a redução de quebras é identificar as causas
possíveis e prevení-las por modificações em equipamentos;
– Outro é a completa remoção das falhas ínfimas, antes que cresçam
e originem quebras.
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86
Considerações sobre quebras
• Cinco tipos de diretrizes podem ser adotadas:
– Manutenção das condições básicas que o
equipamento exige (aperto, lubrificação);
– Manutenção das condições básicas de operação
(matéria-prima, ambiente);
– Dado um desvio, restauração imediata das
condições nominais;
– Correção das fragilidades do equipamento; e
– Capacitação permanente do pessoal.
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87
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
ECO-TPM
TPM Administrativo
Controle Inicial
Manutenção da Qualidade
Educação e Treinamento
Melhorias Específicas
Manutenção Planejada
Manutenção Autônoma
Pilares de sustentação da TPM
TPM
88
Primeiro e segundo pilares
• Manutenção autônoma:
– O principal objetivo do pilar é alcançar a máxima
eficiência dos equipamentos, transferindo para os
operadores a execução de reparos e inspeções,
estabelecendo e mantendo rotinas de trabalho e
antecipando problemas potenciais.
• Manutenção planejada:
– O principal objetivo do pilar é formular uma estratégia
de manutenção, que seja capaz de aumentar a
disponibilidade de equipamento e reduzir custo.
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89
Terceiro e quarto pilares
• Melhorias específicas:
– O principal objetivo do pilar é combater e erradicar as
oito perdas, melhorando a eficiência global do
equipamento;
• Educação e treinamento:
– O principal objetivo do pilar é desenvolver novas
habilidades em operadores, manutentores e
projetistas, voltadas principalmente ao pilar anterior.
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90
Quinto e sexto pilares
• Manutenção da qualidade:
– O principal objetivo do pilar é agregar atributos aos
equipamentos que elevem sua capabilidade e
aumentem o nível de qualidade do produto final;
• Controle inicial:
– O principal objetivo do pilar é tratar dos problemas
que surgem em início de operação e causam a
mortalidade infantil. Também incorpora a novos
projetos soluções bem sucedidas em condições
similares.
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91
Sétimo e oitavo pilares
• ECO-TPM: saúde, segurança, ambiente:
– O principal objetivo do pilar é alcançar a marca de
zero acidente. Também objetiva construir um
sistema de gerenciamento que garanta a
preservação da saúde e do ambiente.
• Administrativo:
– O principal objetivo do pilar é identificar e remover
desperdícios em atividades de gestão;
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92
Estudos de caso: em grupos
• Escolha uma área de sua empresa e faça uma
análise com vistas à TPM:
– Qual a situação das seis perdas?
– Qual a situação dos oito pilares?
– É possível estimar o OEE?
• Apresente ao grande grupo e receba suas
críticas.
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93
Manutenção Autônoma
• A manutenção autônoma talvez seja o aspecto da TPM
mais visível no ocidente;
• A cultura ocidental foi receptiva a idéias do tipo: da
minha máquina cuido eu;
• Manutenção planejada, melhorias específicas, controle
inicial e demais pilares não chegam a ser novidade no
ocidente;
• Um pré-requisito importante são os cinco sensos de
organização, os 5S.
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94
Manutenção Autônoma
• Operadores selecionados para MA devem ter
(Nakagima, 1993):
– Capacidade para identificar anormalidades;
– Capacidade de tratamento e recuperação de
anormalidades;
– Capacidade para definir se as condições de
momento do equipamento são ou não satisfatórias;
– Capacidade de cumprir e fazer cumprir normas e
procedimentos de manutenção (limpeza, lubrificação
e inspeção).
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95
Sinalização visual de anomalias
• Operadores selecionados para MA devem ter
(Nakagima, 1993):
– Capacidade para identificar anormalidades;
– Capacidade de tratamento e recuperação de
anormalidades;
– Capacidade para definir se as condições de
momento do equipamento são ou não satisfatórias;
– Capacidade de cumprir e fazer cumprir normas e
procedimentos de manutenção (limpeza, lubrificação
e inspeção).
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96
Manutenção Autônoma
• A manutenção autônoma pode exigir oito passos para
sua implantação (Nakagima, 1993):
– Preparação do ambiente e das pessoas;
– Limpeza e inspeção pelos operadores;
– Bloqueio de fontes de sujeira e acesso a locais
escondidos;
– Montar padrão de limpeza, inspeção e lubrificação;
– Montar padrão de inspeção geral;
– Autorizar a inspeção autônoma;
– Padronizar a inspeção autônoma; e
– Autorizar o controle autônomo.
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97
Manutenção Autônoma
• O papel da área de manutenção é dar suporte inicial
aos operadores para a implementação da MA;
• À medida que a operação avança, a manutenção sai de
cena;
• Os operadores encontram defeitos e os etiquetam;
– Etiquetas vermelhas: defeitos encontrados pelo operador e
que devem ser resolvidos pela manutenção;
– Etiquetas azuis: defeitos encontrados e resolvidos pelo
operador;
• A evolução da atividade pode ser medida pela
proporção das etiquetas.
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98
Sinalização visual de anomalias
TPM
Etiqueta de Anomalias
Nº
OPERADOR
Etapas 1 2 3 4 5 6 7
Prioridade A B C
TPM
Etiqueta de Anomalias
Nº
MANUTENÇÃO
Etapas 1 2 3 4 5 6 7
Prioridade A B C
Anomalia Detectada
Anomalia Detectada
Equipamento ___________________
Encontrada por: ______Data __/__/__
Equipamento _________________
Encontrada por: _____Data __/__/__
Descrição da Anomalia
Descrição da Anomalia
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99
Ações dos operadores
• Eliminação de sujeira, pontos de acúmulo de resíduos e
pontos de vazamento crônico;
• Lubrificação, reaperto de porcas e parafusos;
• Detecção e análise de anomalias;
• Realização de reparos apontados pela inspeção;
• Identificar e eliminar defeitos latentes, ou seja, perigos
potenciais mas que ainda não se materializaram;
• Melhorar a acessibilidade.
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100
Ações dos operadores
• Desenvolver habilidades para melhorias e sentir-se
gratificado por elas;
• Uso dos sentidos na detecção de problemas;
• Operadores devem sentir os equipamentos, combater a
deterioração e usar controle sensorial na detecção de
defeitos;
– Tato: aquecimento, vibração;
– Visão: desbalanceamentos, falta de componentes;
– Olfato: reações ou sobrecargas em andamento;
– Audição: sobrecargas e cargas em locais errados.
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101
Padrões de limpeza, lubrificação e
inspeção
• Cronometragem dos procedimentos de limpeza;
• Programação de atividades de modo a otimizar o tempo
do operador;
• Melhorar o acesso às áreas mais difíceis;
• Definir check-lists com os itens a inspecionar;
• Diagnosticar as causas das sujeiras e encontrar mais de
uma solução para os problemas;
• Definir intervalo entre limpezas, lubrificações e
inspeções.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
102
Padrões de limpeza, lubrificação e
inspeção
local
requisito
método
materiais
periodicidade
D
S
M
visor de nível
bomba
manômetro
termômetro
tubulação
pressostato
fluxostato
tanque de óleo
juntas
respiro
retorno
área em torno
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103
Padrões de inspeção geral
• Feita em parte com máquina parada;
• O planejamento deve se valer de dados históricos de
desempenho;
• Deve restaurar a máquina e aumentar a
confiabilidade, retornando o mais próximo possível ao
estado AGAN (as good as new);
• Se possível, deve incorporar melhorias de processo e
tecnológicas.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
104
Inspeção autônoma
• São separadas as atribuições da manutenção e da operação;
• São realizadas em períodos definidos ao longo do dia (por ex:
etapas de 5 min.);
• A localização e os itens inspecionados devem ser claramente
indicados.
• A inspeção deve ser baseada em checklist;
• Operadores são previamente treinados para inspeção autônoma
e para a tomada de decisão perante anomalias;
• A prevenção da deterioração deve receber ênfase maior do que
a inspeção;
• Reparos possíveis são feitos na hora;
• A detecção precoce de problemas deve ser ressaltada.
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105
Controle autônomo
• Nesta etapa, a operação assume o controle definitivo
sobre a manutenção dos equipamentos;
• Controle significa:
– Estabelecer periodicidades;
– Estabelecer prioridades;
– Estabelecer procedimentos;
– Controlar produtividade de mão-de-obra e de peças-reserva;
– Manter sistema de informação sobre o equipamento;
• Para a manutenção, resta o controle das reformas.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
106
Duas práticas em ambiente TPM
• TPM story:
– Documento que relata a evolução de uma máquina ou de parte
segundo as atividades de TPM;
– Deve usar informação gráfica e visual e conter uma informação final
objetiva (número de interrupções caiu de 12 para 2 por mês);
• Lições ponto-a-ponto:
– Transmite conhecimento em pequenas quantidades de informação
transmitida de modo a que todos possam entender e aplicar, usando
desenhos, figuras, fotos;
– Devem conter pequenas partes da máquina e abordar defeitos
encontrados e idéias implantadas.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
107
Práticas que decidem em ambiente
TPM
• Treinamento introdutório;
• Trabalho em equipe;
• Autonomia das equipes;
• Medição objetiva de resultados;
• Continuidade e firmeza de propósitos; e
• Respeito ao ambiente, saúde e segurança.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
108
Estudo de caso: em grupos
• Faça uma análise em sua empresa e apresente ao
grande grupo:
– Qual a situação atual em relação à manutenção autônoma?
– Formule um plano de ação para implantar ou aprofundar
ações de manutenção autônoma em uma área de sua
empresa;
– Considere: seleção e treinamento de operadores, definição
de tarefas, planos de inspeção e apresente ao menos um
checklist de atividades;
– Relate uma TPM story.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
109
Estratégias de
Manutenção Baseadas
na Confiabilidade de
Equipamentos e
Sistemas de Produção
Industriais
Prof. Dr. Miguel Afonso Sellitto
110
Integração com a RCM: 12 passos
• Passo 1: Preparação do estudo;
• Passo 2: Definição e seleção do sistema;
• Passo 3: Análise funcional de falhas (FTA);
• Passo 4: Seleção de itens críticos;
• Passo 5: Coleta e análise de dados;
• Passo 6: Análise dos modos, efeitos e criticidade de falhas;
• Passo 7: Seleção de ações de manutenção;
• Passo 8: Determinação de intervalos de manutenção;
• Passo 9: Análise comparada de intervenções de manutenção;
• Passo 10: Tratamento de itens não-críticos;
• Passo 11: Implementação das ações; e
• Passo 12: Coleta de dados e atualização dos modelos.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
111
A natureza complexa da falha
• A análise de falhas em manutenção tem se valido
de um conceito estudado na filosofia da ciência, a
causação;
• A causação pode ser linear:
– Uma causa, um efeito, tratáveis isoladamente;
• Também pode ser não-linear:
– Muitas causas identificáveis e separáveis para o
mesmo efeito, tratáveis por métodos numéricos;
– Muitas causas mutuamente dependentes, com
relações imbricadas, tratáveis por métodos estatísticos.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
112
A natureza complexa da falha
• A causação não-linear tem características:
– Algumas vezes, é difícil separar o que é causa do que
é efeito, o que é causado externamente, pelo ambiente,
ou internamente, por falhas intrínsecas;
– Pode não ser necessária esta separação: pode ser
suficiente conhecer como as relações se manifestam;
– Por exemplo, um eixo excêntrico é causa ou
conseqüência de um mancal ou rolamento danificado?
– Como a variação da condição de carga, de ambiente e
de uso afeta o comportamento do equipamento?
– Um modo de expressar esta mistura de relações é pela
função taxa de falhas ou ROCOF do sistema produtivo.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
113
Seis padrões de taxas de falhas
• Padrão A: a curva da banheira;
• Padrão B: falhas por idade;
• Padrão C: acréscimos lineares nas falhas;
• Padrão D: degeneração inicial;
• Padrão E: taxa de falhas constante; e
• Padrão F: falhas iniciais.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
114
Seis padrões de taxas de falhas
Fonte: Moubray, 1996
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
115
Análise da taxa de falhas: exemplo
instantes em que um equipamento falhou, em horas
100
350
640
1.040
2.810
4.280
5.640
7.510
9.080
10.430
11.740
12.600
120
380
680
1.190
2.820
4.370
5.830
7.560
9.110
10.500
11.830
12.660
130
430
690
1.380
2.900
4.450
6.020
7.840
9.150
10.580
11.970
12.720
200
460
720
1.440
3.060
5.040
6.370
7.920
9.210
10.650
12.060
12.770
240
420
830
1.560
3.240
5.120
6.460
8.410
9.790
11.070
12.100
12.840
290
480
870
1.620
3.300
5.200
6.530
8.600
10.080
11.260
12.290
12.920
300
520
920
1.700
3.530
5.330
6.620
8.790
10.260
11.350
12.330
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
310
540
980
1.750
3.610
5.420
7.010
8.840
10.320
11.480
12.450
330
590
1.020
1.920
4.010
5.560
7.100
8.990
10.400
11.510
12.580
116
Análise da taxa de falhas: exemplo
intervalo nº falhas
0 - 1.000 h 26
1.000 - 2.000 h 10
3
2.000 - 3.000 h
5
3.000 - 4.000 h
4
4.000 - 5.000 h
8
5.000 - 6.000 h
5
6.000 - 7.000 h
6
7.000 - 8.000 h
5
8.000 - 9.000 h
5
9.000 - 10.000 h
8
10.000 - 11.000 h
8
11.000 - 12.000 h
12.000 - 13.000 h 12
30
25
20
15
10
5
0
1
2
3
4
5
6
7
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
8
9 10 11 12 13
117
Análise da taxa de falha: exercício
Levante a curva de taxa de falha para os tempos
Há mortalidade infantil?
Qual a periodicidade da manutenção preventiva?
30
60
80
105
155
180
280
320
360
395
460
510
750
980
1.050 1.180 1.350 1.450
1.820 1.900 1.950 1.980 2.040 2.070
2.140 2.150 2.170 2.210 2.260 2.280
2.360 2.380 2.390
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
de falhas.
190
540
1.560
2.090
2.320
250
590
1.700
2.130
2.330
118
Padrão A: a curva da banheira
l (t)
tempo
mortalidade
infantil
maturidade
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mortalidade
senil
119
Padrão A: a curva da banheira
• Mortalidade infantil:
– erros de projeto, de instalação, de especificação, de fabricação de
peças, de montagem;
• Maturidade:
– variabilidade excessiva e fatores de segurança insuficientes,
cargas excessivas, erros de operação;
• Mortalidade senil:
– degradação, fadiga, escoamento, corrosão.
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120
Padrão B: falhas por idade
• A capacidade inicia alta e decai com o tempo,
até que não é mais suficiente para o serviço.
l (t)
tempo
Vida útil
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
idade
das falhas
121
Padrão C: acréscimos lineares
• O equipamento acumula fadiga e falha após n
ciclos, n cada vez menor a cada falha.
l (t)
tempo
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
122
Padrão C: acréscimos lineares
S (stress)
varia com
o ambiente
Curva S x N para o instante da falha
varia com
a carga
N (ciclos)
Distribuição
de freqüência
de falhas
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
123
Padrão D: degeneração inicial
• Resistência inicial aumenta se a curva normal
do stress está abaixo das curvas S x N.
l (t)
tempo
Resistência inicial
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
124
Padrão E: taxa de falhas constante
• Processo de falha não tem memória, falhas
são mutuamente independentes; a próxima
falha não é afetada pela mais recente.
l (t)
tempo
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
125
Padrão F: falhas iniciais
• Erros de projeto, de fabricação ou
procedimentos de montagem e instalação.
l (t)
tempo
Mortalidade
infantil
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
126
Síntese dos padrões
• Taxa de falhas é relacionada à idade do
equipamento:
– A, B e C;
– Existe um intervalo ótimo de intervenção;
• Taxa de falhas é independente da idade do
equipamento:
– D, E e F;
– Inexiste um intervalo ótimo de intervenção.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
127
Diferença entre vida útil e vida média
Distribuição
de freqüência
de falhas
Vida média
tempo
Vida útil
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128
Confiabilidade
quantitativa: análise
de Weibull
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
129
Confiabilidade
• A confiabilidade tenta dar respostas a
perguntas, tais como:
– Qual é a disponibilidade do sistema?
– Como podem-se prevenir as falhas?
 intervindo no projeto, materiais, manutenção;
– Qual é o custo do ciclo de vida?
– Quais são os maiores riscos?
 as piores conseqüências e as maiores freqüências.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
130
Modificações
no projeto
Projeto inicial
Informações
de uso
Uso
Fornecedores de
componentes
Inspeção de
entrada
Distribuição
Fabricação, montagem, inspeção final
Testes na
fabricação
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
131
Modificações
no projeto
Projeto inicial
Informações
de uso
Uso
Fornecedores de
componentes
Confiabilidade
Inspeção de
entrada
Distribuição
Fabricação, montagem, inspeção final
Testes na
fabricação
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
132
A função confiabilidade R(t)
• A confiabilidade se vale das populações de
tempos até a falha (não-reparável) ou intervalos
entre falhas de um item;
• Exemplo:
– Seja um parque de 30 máquinas com uma expectativa de uso
de 20 anos e um ritmo de falhas de uma falha por mês;
– A população dos tempos até a falha é de 30 x 20 x 12 = 7.200
tempos;
– Uma amostra de 50 tempos até a falha exige a observação de
uma máquina por 50 meses ou dez máquinas por cinco meses.
Prof.de
Dr. equipamentos
Miguel A. Sellitto industriais
Confiabilidade
133
Funções de confiabilidade
• R(t): função de confiabilidade;
– Probabilidade de não haver falha entre 0 e t;
• F(t) = 1 - R(t): função de falhas acumuladas;
– Probabilidade de haver falha entre 0 e t;
• f(t): densidade acumulada de falhas;
– Probabilidade de haver uma falha entre [t + Dt];
• h(t): função taxa de risco;
– Probabilidade de, dado que não houve falhas até t, haja uma
falha em [t + Dt].
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
134
Relações entre as funções
• Para um dado componente basta descobrir uma
das 4 funções;
• As outras são deduzíveis teoricamente das
relações de confiabilidade;
t

 h ( ) d
R(t )  e 0
f (t )
h(t ) 
R(t )
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135
R(t) e f(t) para diversas h(t)
h(t) = l = constante: componentes eletrônicos;
R(t) = e-lt;
f(t) = le-lt, modelo exponencial negativo;
h(t) = lt = linear: componentes mecânicos;
R(t) = e-l(t2/2);
f(t) = lte-l(t2/2), modelo de Rayleigh;
h(t) = c1tc2 = exponencial: componentes
submetidos à fadiga;
g
R(t) = e-(t/q) ;
f(t) = (g/q).(t/q)(g-1). e-(t/q)g, modelo de Weibull.
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136
Confiabilidade de um item
• Os tempos até a falha (equipamentos nãoreparáveis) ou entre falhas (equipamentos nãoreparáveis) são variáveis aleatórias (life data);
• Mesmo que se mantenham as condições de
trabalho (ambiente, carga, etc.), o tempo até a
próxima falha é aleatório e poderá seguirá uma
distribuição de probabilidade;
– Weibull (primeiro a falhar, ocorre a falha), gamma
(último a falhar, ocorre a falha), normal (falha se
origina de uma soma de fatores), lognormal (falha
se origina de uma multiplicação de fatores) e
exponencial (falhas são independentes).
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
137
Cálculo da confiabilidade
• É possível calcular a R(t) de:
– Um componente ou item, que tem um função de
projeto, por exemplo, uma lâmpada;
– Um arranjo de vários exemplares de um mesmo
item, que podem ser ligados em:
• Série, paralelo, ligação mista, redundância,
stand-by;
– Um arranjo funcional, no qual grupos de diferentes
funções são ligados em:
• Série, paralelo, ligação mista.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
138
R(t) de um item
• Coleta-se um conjunto suficiente de tempos até
a falha ou tempos entre falhas;
• Separam-se os dados pelo modo de falha ou
juntam-se todos os dados para construir:
– Histograma dos tempos e papéis de probabilidades, cujos
resultados indicam as distribuições candidatas; e
– Testes estatísticos de máxima verossimilhança, por software,
que indicam a(s) distribuição(ões) mais verossímil(eis) e
calculam a significância do ajuste;
– Para verificação, consulta a tabelas ou base de dados de
fabricantes, tais como (http://www.barringer1.com/wdbase.htm)
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
139
R(t) de um item e testes de vida (life
data tests)
• Dois tipos de dados, originados de dois tipos
de testes:
– Amostras completas: o teste se completa quando o
último item falha;
– Amostras censuradas: o teste se completa quando r
itens, em n itens testados, falham ou quando um
tempo t é alcançado;
• Recomenda-se o uso de software específico.
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140
A distribuição de Weibull
• Será a distribuição mais usada nesta atividade:
– É uma expressão semi-empírica obtida por Weibull em 1937
para os tempos até a falha de diversos materiais;
– Possui três parâmetros: t0 (tempo isento de falha), gama (g =
fator de forma) e theta (q = fator de escala);
– As distribuições exponencial (g = 1), Rayleigh (g = 2) e normal
(g = 3,2) são casos particulares da distribuição de Weibull;
– A distribuição de Weibull é a distribuição limite para a soma de
distribuições limitadas à esquerda, tais como os tempos entre
falhas;
– Se um item tem modos de falha com distribuições diversas, os
mínimos tempos até a falha de todos os modos de falha
seguem uma distribuição de Weibull. O tempo até a falha de
um circuito série segue uma distribuição de Weibull.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
141
Análise de Weibull
• Técnica concebida por Weibull, físico sueco, em
1937 e publicada em 1951;
– Coleta de amostras de tempos até a falha do objeto;
– Plotagem dos tempos em papel de probabilidade ou uso de
software para verificação de aderência à distribuição de Weibull
e estimativa de parâmetros. Havendo curvaturas ou R2
(coeficiente de determinação) distante de 1, tem-se
contaminação de dados;
– Uso dos parâmetros da distribuição para definição do ciclo de
vida do item, previsão de falhas e estratégia de manutenção;
– Uso de cálculos envolvendo custos e riscos para gerar ações
como políticas de inspeção, reparos ou trocas.
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142
Distribuição de Weibull
R(t )  e
(
t t0
q
)g
t0 = parâmetro de localização (tempo isento de
falhas);
q = parâmetro de escala (intervalo de tempo a
partir de t0 no qual ocorrem 63,2% das falhas);
g = fator de forma (classifica o modo de falha em
estudo):
– g < 1: mortalidade infantil do item;
– g = 1: falhas aleatórias, zona de vida útil do item;
– g > 1: falhas por fadiga ou mortalidade senil do item.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
143
Função densidade de probabilidade de
falhas f(t) de Weibull
0.0250
0.0200
0.0150
0.0100
0.0050
0.0000
g  0,5
g1
g2
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g 3
g5
144
Função taxa de risco h(t) de Weibull
0.0400
0.0300
0.0200
0.0100
g  0,5
g1
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
49
45
41
37
33
29
25
21
17
13
9
5
1
0.0000
g5
145
Curva da banheira
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
146
Curva da banheira: relação com
estratégias de manutenção
g  1, Maturidade:
preditiva
g < 1 Mortalidade infantil: g >> 1 Mortalidade senil:
corretiva
preventiva mais reforma
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
147
A curva da banheira
• Representa como a taxa de falha de um
equipamento evolui ao longo do ciclo de vida;
– 1ª etapa, mortalidade infantil: o equipamento tem
erros de projeto ou de aplicação que são corrigidos, o
intervalo entre as falhas vai ficando cada vez maior;
– 2ª etapa, maturidade: o equipamento é robusto, as
falhas são aleatórias, causadas por agentes externos
ao equipamento, o intervalo entre falhas oscila ao redor
de uma média; e
– 3ª etapa, mortalidade senil: o equipamento entrou na
fase de desgaste ou fadiga, o intervalo entre as falhas
vai ficando cada vez menor.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
148
A curva da banheira
• O modo de identificar em que ponto do ciclo de
vida (curva da banheira) o equipamento está é
modelar o tempo entre falhas pela distribuição de
Weibull;
– 1ª etapa, mortalidade infantil: fator de forma << 1;
– 2ª etapa, maturidade: fator de forma ao redor de 1; e
– 3ª etapa, mortalidade senil: fator de forma >> 1;
• Para cada etapa da vida, uma estratégia de
manutenção.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
149
Estratégia de manutenção
• Conforme a posição que o equipamento ocupa no
ciclo de vida, na curva da banheira, escolhe-se
uma estratégia de manutenção:
– Mortalidade infantil: estratégia corretiva, que identifica
e sana falhas de projeto, de especificação ou de
instalação;
– Maturidade: estratégia preditiva, para identificar o
início do desgaste; e
– Mortalidade senil: estratégia preventiva, seguida de
reforma, que repõe o item e recompõe o equipamento.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
150
Exemplo: tempo entre falhas de
mandíbulas de britadores
Data da
falha
Intervalo
entre falhas
Data da
falha
Intervalo
entre falhas
8/5
-
10/2
117
28/8
112
23/6
133
22/10
58
30/8
68
3/3
132
29/11
91
1/6
90
16/2
79
16/10
137
13/6
121
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
151
Tempo entre falhas de mandíbulas de
britadores: histograma
Histograma
6
Freqüência
5
4
3
2
1
0
75
105
135
165
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
Mais
152
1
(
Tempo entre falhas de mandíbulas de
britadores: papel de probabilidade Weibull
1
0
ln
1
-
0
.
0
1
.
0
1
1
1
t
:
0
1
t
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
0
e
01
m
0
0
p
0
o
153
iá
V
a
r
Tempo entre falhas de mandíbulas de
britadores: papel de probabilidade lognormal
3
2
(
1
Z
0
-
1
-
2
-
3
1
t
0
0
:
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
1
t
0
e
0
0
m
p
154
[
/
Tempo entre falhas de mandíbulas de
britadores: papel de probabilidade exponencial
1
0
0
1
1
0
1
0
1
t
0
:
0 2
t
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
0
e
0 3
m
0
0
p
o
155
Teste da verossimilhança Weibull
TESTES DE ADERÊNCIA
Teste do Qui-Quadrado:
c2 = 0,72 com 1 graus de liberdade
Nível de Significância = 0,3968
Teste de Kolmogorov-Smirnov:
DN = 0,2023
Nível de Significância = 0,1766
A hipótese de que a população segue o
modelo Weibull não pode ser rejeitada.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
156
Teste da verossimilhança lognormal
TESTES DE ADERÊNCIA
Teste do Qui-Quadrado:
c2 = 0,84 com 1 graus de liberdade
Nível de Significância = 0,3596
Teste de Kolmogorov-Smirnov:
DN = 0,2067
Nível de Significância = 0,2216
A hipótese de que a população segue o
modelo lognormal não pode ser rejeitada.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
157
Teste da verossimilhança exponencial
TESTES DE ADERÊNCIA
Teste do Qui-Quadrado:
c2 = 2,74 com 2 graus de liberdade
Nível de Significância = 0,2546
Teste de Kolmogorov-Smirnov:
DN = 0,2703
Nível de Significância = 0,024
A hipótese de que a população segue o
modelo exponencial é rejeitada.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
158
Modelo Weibull para os britadores
• Parâmetro de Localização (t0) = 42,56;
• Estimativas não tendenciosas da Verossimilhança
Máxima:
– Gamma = 2,24 (mortalidade senil, a próxima falha ocorrerá
em um intervalo menor do que esta, sugerindo manutenção
preventiva);
– Theta = 67,8697;
• 95% do Intervalo de Confiança:
– para Gamma = 1,10 até 3,12;
– para Theta = 48,78 até 93,79;
• t10 = 67,44, t50 = 100,19;
• MTTF = 102,67; média = 103,5 dias.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
159
0
.
0
1
5
0
.
0
1
0
0
.
0
0
5
0
.
0
0
10
0
10
f
(
t
)
Distribuição de probabilidade da falha
das mandíbulas dos britadores
4
60
80
t
120
:
140
160
t
280
e
0
00
m
MTBF: 102,6 dias, Média: 103,5 dias
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
160
)
Comparação entre o histograma e a
distribuição de probabilidades
t
Histograma
0
.
0
1
5
0
.
0
1
0
0
.
0
0
5
0
.
0
(
6
4
f
Freqüência
5
3
2
1
4
60
0
75
105
135
165
Mais
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
0
80 1 0
0
10
t
120 140 160 280
:
t
00
e
m
161
0
.
1
0
0
.
0
8
0
.
0
6
0
.
0
4
0
.
0
2
0
.
0
0
10
h
(
t
)
Taxa de risco de falha das mandíbulas
dos britadores (padrão C)
4
60
80
120
10
t
:
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
140
160
t
280
e
0
00
m
162
Estratégia: intervenção preventiva
• Solução de compromisso:
– Se a mandíbula for trocada antes da hora,
desperdiça-se sua vida;
– Se quebrar, há perda de produção não-planejada;
– Para o modelo for Weibull, calcula-se um intervalo
ótimo para a troca, que minimiza a soma entre a
perda de vida útil da peça e a perda de produção;
– É necessário que se conheçam os parâmetros de
Weibull (t0, gamma e theta) e os custos da troca
programada da peça e da emergência (troca da peça
mais perda de produção).
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
163
Aplicação do modelo: 1º caso
t0 =
q 
g =
MTBF =
t 10 =
42,6
68
2,24
103
67
t 50 =
100
teste de preventiva
Custo prev =
1
Custo corr =
3,15
1º termo
0,32
é viável
D prev =
2º termo
0,39
inserir parâmetros
da distribuição de
Weibull para os
tempos até a falha
parâmetros
calculados da
distribuição de
Weibull para os
tempos até a falha
inserir dados
para o teste
cálculos internos
op gama = 0,89
variância = 806,22
desvpad = 28,39
coef var = 0,47
1/ g
0,45
g -1
1,24
1+2/ g
1,89
op Gama 0,96
Ler a resposta ao
teste
1+1/ g
1,45
0,89
0,78
0,17
4.610
1/g
0,45
quadrado
menos
q
2
80
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
164
Aplicação do modelo: 2º caso
t0 =
q 
g =
MTBF =
t 10 =
42,6
68
2,24
103
67
t 50 =
100
teste de preventiva
Custo prev =
1
Custo corr =
1,8
1º termo
0,56
não é viável
D prev =
2º termo
0,39
inserir parâmetros
da distribuição de
Weibull para os
tempos até a falha
parâmetros
calculados da
distribuição de
Weibull para os
tempos até a falha
inserir dados
para o teste
cálculos internos
op gama = 0,89
variância = 806,22
desvpad = 28,39
coef var = 0,47
1/ g
0,45
g -1
1,24
1+2/ g
1,89
op Gama 0,96
Ler a resposta ao
teste
1+1/ g
1,45
0,89
0,78
0,17
4.610
1/g
0,45
quadrado
menos
q
2
###
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
165
Observações sobre o método
• Sobre os dados:
– Os dados devem ser exclusivamente de falha: dados
de perda de produção por outros motivos devem ser
retirados da amostra;
– Os dados atuais se referem a um único britador, mas
poderiam se referir a diversos britadores, desde que
de mesmo modelo;
• Sobre as distribuições:
– Se Weibull explicar os dados, a não ser que haja uma
justificativa teórica, não é necessário testar outras.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
166
Testes censurados
• 40 rolamentos foram instalados e
acompanhados durante 140 dias;
• 30 falharam e 10 sobreviveram a 140 dias;
• Os tempos até a falha, em dias, são:
– 62; 65; 79; 82; 83; 85; 87; 90; 92; 95; 95; 95; 98; 99;
99; 101; 103; 105; 106; 108; 109; 109; 119; 120; 125;
126; 131; 132; 134; 139; 140+; 140+; 140+; 140+;
140+; 140+; 140+; 140+; 140+; 140+;
– O sinal + indica censura.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
167
t
0
.
0
2
0
(
0
.
0
1
5
f
)
Histograma das falhas nos
rolamentos
0
.
0
1
0
0
.
0
0
5
0
.
6
0
0
70
80
90
0
10
t
10
:
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
1 10
12 0
t
130
e
40
0
m
168
1
(
Papel de probabilidade Weibull
para os rolamentos
1
0
ln
1
-
0
.
0
1
.
0
1
1
1
t
:
0
1
t
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
0
e
01
m
0
0
p
o
169
Teste da verossimilhança Weibull para os rolamentos
TESTES DE ADERÊNCIA
Teste do Qui-Quadrado:
c2 = 2 com 3 graus de liberdade
Nível de Significância = 0,5716
Teste de Kolmogorov-Smirnov:
DN = 0,095
Nível de Significância = 0,2876
A hipótese de que a população segue o
modelo Weibull não pode ser rejeitada.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
170
Modelo Weibull para os rolamentos:
• Parâmetro de Localização (t0) = 58,52
• Estimativas não tendenciosas da Verossimilhança
Máxima:
– Gamma = 1,73 (mortalidade senil, a próxima falha ocorrerá em
um intervalo menor do que esta, sugerindo reposição
preventiva);
– Theta = 67,3 dias;
• 95% do Intervalo de Confiança:
– para Gamma = 1,16 até 2,24;
– para Theta = 54,9 até 85,5;
• t10 = 76,9;
• t50 = 113;
• MTTF = 118,5.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
171
0
.
0
1
5
0
.
0
1
0
0
.
0
0
5
0
.
f
(
t
)
Densidade de probabilidade de falha
nos rolamentos
4
0
0
0
6 0 8 0 1 0 1 0 1 2 01 4 0
1 6 02 8 0
2 0 02 2 0 4 0
t
:
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
t
e
0
m
172
0
.
0
6
0
.
0
5
0
.
0
4
0
.
0
3
0
.
0
2
0
.
0
1
0
.
h
(
t
)
Taxa de risco para os rolamentos
(Padrão D)
4
0
0
6 0 8 0 1 0 1 0 1 2 01 4 01 6 02 8 02 0 02 2 0 4 0
t
:
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
t
e
0
m
173
Estudo de caso: ônibus, item frágil
embreagens, kms até a falha
1.375
18.924
30.017
36.204
43.682
53.308
69.983
86.645
1.383
21.494
30.914
37.301
48.765
54.549
71.523
88.134
1.597
21.994
31.236
37.926
49.404
59.551
72.075
94.288
3.104
25.205
31.317
38.040
51.050
59.602
75.061
97.396
4.034
26.009
31.553
38.588
51.459
62.072
75.886
98.942
4.602
26.242
33.236
38.729
51.594
64.105
75.924
99.405
7.258
26.484
33.871
39.371
51.664
66.901
78.724
100.106
8.555
27.910
34.243
39.453
52.252
69.382
82.235
110.713
16.729
28.569
35.748
40.772
52.861
69.621
82.631
114.224
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
128.679
130.823
174
Histograma
0.000020
f(t)
0.000015
0.000010
0.000005
0.000000
0
50000
100000
t: tempo
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
175
Papel de probabilidade
10
-ln (1 - F(t))
1
0.1
0.01
0.001
1000
10000
100000
1000000
t: tempo
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
176
Parâmetros da distribuição
t0
0
g
D
confian
ça
1,526
1,24
<g<
1,78
q
55.613
MTBF
t10 e t50
50.104
12.727
e
43.739
Estratégia de manutenção: intervenção preventiva
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
177
Intervalos ótimos de intervenção e
riscos associados às quilometragens
Relação de custos
corretiva/preventiva
Intervalo ótimo de
intervenção
Quilometragem
Risco ($) para o modo
de falha
< 3,7
Inviável
10.000
7,03% x dano econ.
3,7
36.110
20.000
18,9% x dano econ.
4
34.133
30.000
32,3% x dano econ.
5
29.643
40.000
45,4% x dano econ.
6
26.304
50.000
57,3% x dano econ.
7,5
22.726
75.000
79,4% x dano econ.
10
18.821
100.000
91,4% x dano econ.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
178
Conclusões do caso
• A resposta foi coerente (g de referência em
tabelas = 1,4);
• O maior problema encontrado foi a mistura de
dados: a base de dados não foi preparada
para modelos de confiabilidade (360 análises
de falhas, 74 aproveitadas);
• Equipamentos com maior risco podem ser
deslocados para operações de menor dano
econômico.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
179
Cálculo da
disponibilidade de
equipamentos
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
180
Disponibilidade
• Um sistema produtivo é um conjunto de
componentes interligados conforme uma
disciplina e que cumpre uma dada função;
• Um sistema produtivo deve estar disponível
para uso: a qualidade de seu projeto pode ser
medida pela disponibilidade;
– Disponibilidade é a probabilidade de que um
sistema esteja disponível no momento em que for
requisitado pela operação;
– A disponibilidade considera o tempo até a falha e o
tempo até o reparo, representados pelos MTBF e
MTTR.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
181
Métodos para aumento da
disponibilidade
• Av(t) = MTBF/(MTBF + MTTR);
• Para melhorar a Av(t), duas abordagens são
possíveis e complementares:
– Aceita-se que haverá falhas e reduz-se o MTTR
através do projeto voltado à manutenibilidade;
– Reduz-se o número de falhas, o que aumenta o
MTBF, através do projeto voltado à confiabilidade.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
182
Aumento da manutenibilidade
• A manutebilidade de um sistema é afetada pela
facilidade com que seus componentes são
repostos em caso de falha;
• A manutebilidade pode ser aumentada por:
– Arranjos físicos: chegar fácil ao local do reparo;
– Arranjos lógicos: método fácil para o reparo;
• A manutenibilidade é medida pelos modelos
normal e lognormal para o TTR.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
183
Arranjos físicos para reduzir os TTR
• Acesso universal:
– Menores distâncias, menores alturas, menos
obstáculos, menos esforços para abrir o
equipamento;
• Reserva instalada:
– Ferramentas, equipamentos de movimentação e
peças no local de uso;
• Diagnóstico remoto, via modem; e
• Redundância automática.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
184
Cálculo do número de peças-reserva
• Para formatos tipo E (distribuição exponencial),
vale o modelo de Poisson homogêneo;
x = número de quebras no intervalo t;
l = taxa de quebras;
K = [0; 1; 2; ...].
e .(lt )
Px  k  
k!
 lt
k
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
185
Exemplo: rolamento
l = taxa de quebras = 5 quebras por ano;
t = tempo de ressuprimento = 3 meses;
- Com 3 peças-reserva, a segurança é maior do
que 95%, com 4, maior do que 99%.
P [X
P [X
P [X
P [X
P [X
P [X
P [X
=
=
=
=
=
=
=
0]
1]
2]
3]
4]
5]
6]
=
=
=
=
=
=
=
0,287
0,358
0,224
0,093
0,029
0,007
0,002
P [X > 6] =
P [X <= 3] =
P [X <= 4] =
0
96,10%
99,10%
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
186
Cálculo do número de peças-reserva
• Para formatos tipo A (distribuição de Weibull), vale
o modelo de Poisson não-homogêneo;
x = número de quebras no intervalo t;
g = fator de forma;
q = fator de escala;
K = [0; 1; 2; ...].
gk
t 
 
q 
g
t e
Px  k     .
k!
q 
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
187
Exemplo: ventiladores
g = 1,25; q = 120 dias; t = 60 dias
- Com 2 peças-reserva, a segurança é maior do
que 95%, com 3, maior do que 99%.
P [X
P [X
P [X
P [X
=
=
=
=
0]
1]
2]
3]
=
=
=
=
0,66
0,27
0,06
0,008
P [X <= 0] =
P [X <= 1] =
P [X <= 2] =
66%
96,40%
99,00%
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188
Exercícios
• Calcular o número de peças-reserva para 95% de
segurança para os itens a seguir;
• item A: Formato E; taxa de falhas = 0,1 falha/1.000
horas; tempo de ressuprimento = 3 meses;
• item B: Formato F; fator de forma = 2,4; fator de
escala = 150 dias; tempo de ressuprimento = 90
dias.
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189
Modelagem dos TTR
• Tal como o tempo entre falhas (TBF), o tempo
até o reparo (TTR) de um equipamento é uma
variável aleatória;
• É possível modelar o tempo até o reparo
através de funções de distribuição de
probabilidade;
• Há uma teoria que relaciona o tempo até o
reparo a tarefas intelectivas (lognormal) ou a
atividades seqüenciais (normal).
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
190
Exemplo: assistência técnica em um
sistema de condicionamento de ar
Data
Tempo de deslocamento (min)
Tempo do serviço (min)
20/11
26/02
22/10
23/10
25/10
04/12
14/01
06/02
22/06
22/08
23/08
29/08
13/01
27/07
28/07
25/01
30
45
50
15
12
20
32
25
38
45
30
40
25
18
30
20
225
155
355
210
90
90
50
260
50
180
210
135
60
95
225
60
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
191
t
0
.
0
4
(
0
.
0
3
f
)
Histograma do transporte
0
.
0
2
0
.
0
1
0
.
0
0
2
0
3
0
t
:
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
4
0
t
0
5
e
m
192
t
0
.
0
4
(
0
.
0
3
f
)
Distribuição de probabilidade do
transporte: normal
0
.
0
2
0
.
0
1
0
.
0
0
30
0
1
20
40
t
50
:
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
60
70
t
80
0
e
m
193
Histograma do serviço
Histograma
8
7
Freqüência
6
5
4
3
2
1
0
50
160
270
380
490
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
Mais
194
t
0
.
0
0
8
(
0
.
0
0
6
f
)
Distribuição de probabilidade do serviço:
lognormal
0
.
0
0
4
0
.
0
0
2
0
.
0
0
0
003
0
1
02
t
004
:
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
005
006
t
00
e
m
195
Indicadores de processo
minutos
t 10
t 50
Valor esperado
transporte
serviço
14,5
58,2
29
128
28,9
155
t 10
t 50
MTTR
83,14
160,74
183,47
total
Significância do ajuste para o
modelo lognormal = 12,3%
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
196
Cálculo da disponibilidade
• Para o cálculo da disponibilidade de um
equipamento é necessário modelar os intervalos
entre falhas e os tempos até o reparo;
• Obtêm-se o MTBF e MTTR; e
• Calcula-se a Av = MTBF / (MTBF + MTTR)
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
197
Exemplo: estação de forjamento
falha
correção freio
fixar tampa cilindro
vazamento
troca varão
ajuste válvula
troca gaxetas
correção freio
corrigir cilindro
corrigir martelo
correção freio
troca vedação
TBF
TTR
falha
TBF
TTR
43
117
22
114
22,75
49,58
20,13
49,5
67,5
19,75
6,87
2
2
2
2
0,17
0,5
3,62
0,75
1,75
1,5
correção freio
gaxeta e válvula
trocar pedal
limpar válvula
regular martelo
regular freio
regular freio
ajuste válvula
trocar casquilhos
corrigir martelo
trocar válvula
19,58
108,58
25
12
9,17
70,83
10,42
3,25
6,67
12,25
5,5
1,17
0,42
1
1
0,33
2,67
4,25
1,08
1,25
0,5
1,86
Tempos em horas
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
198
Modelagens dos TBF e TTR
• TBF: A hipótese de que a população segue o
modelo Weibull não pode ser rejeitada;
– Nível de Significância = 0,1068;
– Parâmetro de Localização = 0,9814; g = 0,9793; q =
37,1939; MTTF = 38,5144 horas;
• TTR: A hipótese de que a população segue o
modelo Lognormal não pode ser rejeitada;
– Nível de Significância = 0,2475;
– MTTR = 1,8211 horas;
• Av = 38,5144/ [38,5144 + 1,8244] = 95,47%.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
199
t
0
.
0
2
9
(
0
.
0
2
8
h
)
Formato da taxa de falha ajustada por
Weibull: padrão F
0
.
0
2
7
0
.
0
2
6
0
.
0
2
0
2
5
4 0 6 0 8 01 01 0 1 2 10 4 10 6 20 8 20 0 0 2 0
t
:
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
t
e
0
m
200
0
.
0
2
7
0
.
0
2
6
4 0 6 0 8 0 1 0 1 0 1 2 01 4 0
1 6 02 8 0 0 0
h
(
t
)
Formato da taxa de falha ajustada
pela exponencial: padrão E
0
2
t
:
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
t
e
0
m
201
Confiabilidade de
sistemas de produção
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
202
Confiabilidade sistêmica
• Um sistema é um conjunto de componentes
interligados conforme uma disciplina e que
cumpre uma dada função;
• Para que o sistema cumpra sua função, cada
componente deve cumprir uma missão de
hierarquia progressivamente inferior;
• A confiabilidade de um sistema depende da
confiabilidade de cada componente e do modo
como estes são conectados.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
203
Confiabilidade sistêmica
• A confiabilidade de um sistema é afetada pela
confiabilidade dos seus componentes e pelo
tipo de interligação;
• A interligação entre componentes pode ser
serial, paralela, k entre n ou outra, nãoclassificável;
• Para que se saiba qual componente reforçar, é
necessário medir a importância de cada
componente do sistema: o mais importante é
prioritário para receber o reforço.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
204
Confiabilidade sistêmica
• Inicia-se desenhando o RDB: diagrama em
blocos da confiabilidade;
• No RDB, um sistema é dividido em blocos
lógicos, cada um cumprindo uma função;
• Os blocos são conectados conforme a lógica
que interliga suas funções;
– Nem sempre a conexão física é igual à conexão
lógica;
– Define-se um tempo, por exemplo, 1 ano, e se
calcula a confiabilidade de cada bloco em 1 ano.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
205
Conexão série
• Um arranjo é conectado em série se o arranjo
falha quando o primeiro bloco falha;
• A probabilidade de falha do arranjo série é a
união entre as probabilidades de falha do
primeiro bloco e do segundo bloco;
• A confiabilidade do arranjo série é a interseção
das confiabilidades dos blocos;
– P falha série = P1  P2;
– R série = R1  R2 = R1 x R2;
– Para n blocos, R série = P Ri
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
206
Exemplo simplificado
• Seja um automóvel Gol 95;
• O RDB é um arranjo série contendo:
– Comando e sinalização, motor, tração, habitáculo;
• O proprietário usou o veículo 300 vezes nos
últimos 12 meses, com o seguinte histórico de
falhas:
– Quatro falhas de comando e sinalização, duas falhas
de motor, duas falhas na tração, sem falhas no
habitáculo.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
207
Exemplo simplificado: cálculos
• R comando e sinalização = (1- 4/300) = 0,986;
• R motor = (1-2/300) = 0,993;
• R tração = (1-2/300) = 0,993;
• R habitáculo = 1;
• R veículo (1 ano) = 0,986 x 0,993 x 0,993 x 1 =
0,972
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
208
Conexão paralela
• Um arranjo é conectado em paralelo se o arranjo
falha quando o último bloco falha;
• A probabilidade de falha do arranjo paralelo é a
interseção entre as probabilidades de falha do
primeiro bloco e do segundo bloco;
• A confiabilidade do arranjo paralelo é a união
das confiabilidades dos blocos;
– P falha paralela = P1  P2;
– R paralela = R1  R2 = 1 - {(1- R1) x (1 - R2)};
– Para n blocos, R paralela = 1 - P (1 – Ri).
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
209
Exemplo simplificado
• Um avião contém quatro turbinas. Basta que
uma turbina opere para que a missão seja
cumprida;
• O RDB é um arranjo paralelo de quatro
blocos: tb1, tb2, tb3 e tb4, com o seguinte
histórico de falhas em 1000 decolagens em 2
anos:
– Tb 1 = 4 falhas, tb 2 = 12 falhas, tb 3 = 8 falhas e
tb 4 = 1 falha.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
210
Exemplo simplificado: cálculos
• R tb 1 = (1 - 4/1000) = 0,996;
• R tb 2 = (1 - 12/1000) = 0,988;
• R tb 3 = (1 - 8/1000) = 0,992;
• R tb 4 = (1 - 1/1000) = 0,999;
• R turbinas (2 anos) =
= 1- [(1-0,996) x (1- 0,988) x (1-0,992) x (1-0,999)] =
0.999999999616  1
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
211
Conexão combinada
• Um arranjo combinado pode ser dividido em
sub-arranjos série e paralelos;
• A confiabilidade do arranjo é a união das
confiabilidades dos sub-arranjos em série;
ou;
• A intersecção das confiabilidades dos subarranjos em paralelo.
– R série = P Ai; ou
– R paralela = 1 - P (1 – Ai).
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
212
Exemplo numérico
R1
R5
R3
R4
R2
R6
R1
0,98
R2
0,96
R3
0,90
0,90
R4
0,93
0,93
R5
0,85
R6
0,91
0,992
0,9865
0,819
Em que bloco aumentar
1 ponto percentual na
confiabilidade, de modo
a obter o máximo
aumento possível na
confiabilidade total?
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
213
Tomógrafo computadorizado
R1
R2
R3
R4
item
MTTR
Ri (1 ano)
fonte radiativa
alto
0,995
espelho rotativo
alto
0,996
detectores
alto
0,994
interface
baixo
0,980
computador
baixo
0,965
arquivos
baixo
0,975
R total (1 ano)
0,908
R5
R6
Porque os itens de
mais baixo MTTR
tem mais baixa
confiabilidade? E
porque os itens a
quem foi conferida
alta confiabilidade
tem MTTR alto?
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
214
Conexão k entre n
• Um arranjo k entre n falha quando o k-ésimo bloco falha;
• A confiabilidade do arranjo k entre n é a união entre as
confiabilidades dos arranjos dos n blocos k a k;
• Quando a confiabilidade individual dos n blocos é
diferente, o cálculo é de pouco interesse prático:
– Um caso particular de interesse é quando os n blocos possuem a
mesma confiabilidade p;
– A confiabilidade do arranjo k entre n é a união das probabilidades de k
dos n blocos não falharem;
n r
nr
R(k , n, p)     p (1  p)
r k  r 
n
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
215
Conexão k entre n: exemplo
• Sejam quatro linhas de transmissão elétrica;
– São necessárias ao menos duas linhas para que a transmissão
de energia cumpra sua missão;
– A confiabilidade individual é p = 0,95;
• A confiabilidade do arranjo 2 entre 4 é:
R(2;4;0,95)  0,999519
n
n!
  
 k  k!(n  k )!
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
216
Aumento de confiabilidade
• Algumas configurações aumentam intrinsecamente a
confiabilidade:
– Paralelismo: o último componente a falhar causa a falha;
– Redundância: dois componentes tem a mesma função, porém um
deles está apenas ativado, não está operacional;
– Residente ou stand-by: dois componentes tem a mesma função,
porém um deles só é ativado quando o outro falha;
• Exemplos:
– Lâmpadas: são ligadas em paralelo;
– Alimentação elétrica e no-break são redundantes: o no-break está
ativo, mas só entra em operação se a alimentação falha;
– Alimentação elétrica e gerador: o gerador só é ativado e só entra em
operação se a alimentação elétrica falha.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
217
Curvas de confiabilidade
R(t)
conjunto
componente
tempo
Configuração paralela: ambos os
componentes têm a mesma R(t)
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
218
Curvas de confiabilidade
R(t)
Componente redundante
conjunto
Componente ativo
tempo
Configuração redundante: um dos
componentes têm a sua R(t) retardada, pois a
ativação contribui menos do que a operação
para a queda na confiabilidade.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
219
Curvas de confiabilidade
R(t)
Componente stand-by
conjunto
Componente ativo
tempo
Configuração residente: um dos
componentes têm a sua R(t) retardada, pois
só se degrada quando entra em operação.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
220
Cálculo de confiabilidade de
configurações aumentantes
• Paralelismo:
– R total = {1 – (1 – R1).(1 – R2)};
• Redundância:
– R total = {1 – (1 – R1).(1 – R2 red.)};
• Residente ou stand-by:
– R total = {1 – (1 – R1).(1 – R2 res.)}.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
221
Exemplos e cálculos
Dados: R1 (1 ano) = 0,95; R2 (1 ano) = 0,9; R2 (1
ano redundante) = 0,95; R2 (1 ano residente) =
0,99;
1. R1 em paralelo com R2:
R total = 1 – (1-0,95).(1-0,9) = 0,995;
2. R1 em redundância com R2:
R total = 1 – (1-0,95).(1-0,95) = 0,9975;
3. R1 com R2 residente:
R total = 1 – (1-0,95).(1-0,99) = 0,9995.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
222
Estudo de caso
• Escolha um equipamento relevante para o
resultado da empresa;
• Para o equipamento escolhido, colete os tempos
entre falhas e os tempos até o reparo;
• Coloque no software ProConf e faça a análise de
Weibull e a análise do reparo;
– Qual o ponto no ciclo de vida em que o equipamento se encontra?
Qual a estratégia de manutenção indicada?
– Calcule o intervalo entre intervenções preventivas e/ou o prazo de
garantia do equipamento;
– Calcule a disponibilidade do equipamento.
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
223
Referências bibliográficas
Higgins, R. Maintenance engineering handbook, Mc Graw Hill, N. York, 1995.
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Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
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Boa sorte e
conquistas em suas
estratégias de
manutenção
Prof. Dr. Miguel A. Sellitto
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