PROPOSTA DE MODELAGEM DE UM PROCESSO DE MANUTENÇÃO INDUSTRIAL BASEADA NO PADRÃO BPMN E NA NORMA ISA-95

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1 PROPOSTA DE MODELAGEM DE UM PROCESSO DE MANUTENÇÃO INDUSTRIAL BASEADA NO PADRÃO BPMN E NA NORMA ISA-95 FLAVIO PIECHNICKI (PUC) fpiechnicki@gmail.com Leandro Roberto Baran (SENAI) leandro.baran@gmail.com Ademir Stefano Piechnicki (IFPR) ademir.piechnicki@ifpr.edu.br O presente trabalho consiste em uma proposta de modelagem de um processo de manutenção baseado no padrão BPMN (Business Process Management Notation). Também é utilizada a norma ISA-95, que é referência na integração de sistemas automatizadoos. Busca-se mostrar a aplicação do BPMN em um processo estratégico, que é a Gestão de Manutenção, para que todos os envolvidos no negócio tenham acesso rápido e de fácil visualização. A manutenção, como função estratégica das organizações e responsável direta pela disponibilidade dos ativos, tem uma grande importância nos resultados da empresa. Assim, a modelagem deste processo por meio da notação gráfica proporcionará uma melhor compreensão do fluxo de informações, fazendo com que as transações com outros processos tornem-se facilitadas. Palavras-chaves: Modelagem, Manutenção, ISA-95, BPMN

2 1. Introdução Para se tornarem cada vez mais competitivas, as empresas necessitam que as funções básicas, representadas pelos diversos setores de sua estrutura, apresentem bons resultados. E esta competição está levando as empresas a procurar todas as fontes de vantagens possíveis. Para isso, a capacidade de inovação de cada empresa encontra-se em compreender o potencial de cada função - como, por exemplo, a manutenção (PINTELON et al., 2006). Nos últimos 20 anos, a manutenção tem passado por mais mudanças do que qualquer outra atividade. Segundo Kardec & Nascif (2001), estas alterações são conseqüências do aumento rápido em número e diversidade dos itens físicos (instalações, equipamentos e edificações) que têm que ser mantidos; das novas técnicas de manutenção; dos novos enfoques sobre a organização da manutenção e suas responsabilidades e dos projetos muito mais complexos. De acordo com Chiochetta et al. (2004), a necessidade da atribuição de nomes ao processo de manutenção pelas organizações ou por colaboradores é até compreensível, considerando os fatores já apontados para esse fenômeno. Contudo, esses conceitos precisam ser disseminados. A nomenclatura pode ser diferenciada, mas o conceito deve estar bem compreendido. A conceituação clara e objetiva permite uma escolha mais eficaz para um determinado equipamento, instalação ou sistema. Hoje vivemos a era da informação, sendo necessário explorá-la em todos os níveis e em todos os lugares. O surgimento e disseminação de novas tecnologias facilitaram a automação do fluxo de informação entre os diferentes níveis da organização. Uma interface automatizada entre a empresa e os sistemas de controle pode levar a muitas vantagens. As informações devem estar acessíveis no momento certo e no lugar correto. A norma ISA-95 veio como a mais importante publicação sobre integração de sistemas industriais e se tornou a referência no desenvolvimento destas soluções. Apresenta um modelo de integração de sistemas de controle e, neste trabalho, será proposta a modelagem do processo de Gestão de Manutenção com base nesta norma. O objetivo é fornecer subsídios para permitir que as tomadas de decisão no processo de manutenção sejam realizadas de maneira eficiente. Para a criação do modelo será utilizado o padrão para modelagem de processos BPMN (Business Process Modeling Notation), que vem se consolidando como o mais importante padrão aberto para desenhar e modelar processos de negócios. O objetivo do desenho gráfico em BPMN é obter um rápido entendimento por todos os usuários do negócio, permitindo aos analistas criarem os primeiros esboços dos processos e aos desenvolvedores adaptá-los visando seu gerenciamento e monitoração. 2. Elementos Envolvidos Este trabalho propõe a modelagem do processo de Gestão da Manutenção mediante o uso do padrão BPMN e baseada na norma ISA-95. 2

3 2.1. Gestão da manutenção Mobley et al. (2008) observam que vista de um ângulo positivo, a manutenção é uma ciência que desde a sua execução influenciará, mais cedo ou mais tarde, sobre a maior parte ou todas as ciências. Na indústria atual, a manutenção está se tornando ainda mais importante, com as empresas adotando-a como uma ferramenta de negócios para geração de lucros, capaz de mantê-las de forma eficiente, eficaz e econômica sustentando sua sobrevivência em longo prazo (SHARMA, et al., 2011). Com a integração total do processo de produção, a manutenção tornou-se fundamental para alcance e eficácia dos objetivos de uma organização. O enfoque moderno que se dá a sua gestão e a consciência que se tem sobre a sua contribuição inferem no aumento da produtividade e qualidade A Gestão da manutenção mediada pela norma ISA-95 A norma ISA-95 é um padrão internacional desenvolvido para solução dos problemas oriundos do desenvolvimento de uma interface automatizada entre a empresa e os sistemas de controle, com possibilidade de aplicação em todos os segmentos e processos industriais, com objetivo da uniformidade na área de instrumentação. A norma estabelece os modelos de referência para as atividades de produção, de qualidade, manutenção e inventário, apresentando a maior parte das funções de controle, e seu fluxo de informação dentro de uma organização. The model structure does not reflect an organizational structure within a company, but an organizational O modelo de estrutura não reflete a estrutura organizacional de uma empresa, mas sim uma structure of functions. estrutura de funções dentro da organização, como apresentado na figura 1. 3

4 Energy Control Energy Control (4.0) (4.0) Energy Order Long Term Energy Incoming Energy receipt Incoming Order Confirmation Production Production Scheduling (2.0) Scheduling (2.0) Procurement (5.0) Procurement (5.0) Product Orders Availability Production Capability Production From Plan Schedule Short Team Material and Energy requirements Energy Inventory Purchase Order Order Processing Order Processing (1.0) (1.0) Finished Good Inventories Pack Out Schedule Production Control Production Control (3.0) (3.0) Standards and Methods Requests Responses Technical Feedback Product and Process Information Request Management Management (10.0) (10.0) Production Cost Objectives Production Performance and cost Product and Process Technical Feedback Product and Process Know How Product Cost Product Cost Accounting (8.0) Accounting (8.0) Process Data Finished Goods Waiver In Process Waiver Request Standards and Customer Process Data QA Results Research Development and Engineering Product Shipping Product Shipping Admin (9.0) Admin (9.0) Product Inventory Product Inventory Control (7.0) Control (7.0) Quality Assurance Quality Assurance (6.0) (6.0) Product and Process QA Results Standards and Custumer Confirm to ship Marketing & Sales Release to ship Figura 1: Modelo de controle da empresa-funcional Adaptado da Norma ANSI/ISA De acordo com esta norma, define-se a gestão de manutenção como o conjunto de atividades que visam coordenar, dirigir e controlar as atividades para manutenção dos equipamentos, ferramentas e recursos necessários que asseguram sua disponibilidade para a produção, garantindo uma programação de atividades periódicas, preventivas ou proativas, mantendo um histórico de eventos para auxiliar no diagnóstico dos problemas. Ainda segundo a ISA-95, as funções da Gestão de Manutenção incluem: a) Proporcionar a manutenção das instalações existentes; b) Programar e fornecer manutenção preventiva; c) Fornecer equipamentos de monitoramento para prever a falha, incluindo autoavaliação e programas de diagnóstico; d) Gerenciar pedidos para compra de materiais e peças de reposição; e) Desenvolver relatórios de custos de manutenção e relatórios de desempenho; f) Gestão e coordenação do trabalho terceirizado; g) Fornecimento de status e comentários técnicos sobre o desempenho e confiabilidade ao processo de engenharia de apoio Modelo de atividade de gestão de operações do processo de manutenção A figura 2 apresenta um modelo de atividade de manutenção, o qual identifica as principais tarefas de manutenção e algumas das informações trocadas entre estas atividades, contudo não 4

5 prevê a sua execução em uma estrutura organizacional específica, já que as empresas divergem na organização dos papéis da atividade de manutenção e a atribuição destas funções ao pessoal ou recursos do sistema. Definitions Capability Request Response Detailed Detailed maintenance maintenance scheduling scheduling resource resource tracking tracking dispatching dispatching analysis analysis definition definition data data collection collection execution execution Equipament specific maintenance procedures commands and procedures results Equipment state of health data level level functions functions Figura 2: Modelo da atividade das operações de manutenção Adaptado da Norma ANSI/ISA As definições de manutenção, a capacidade da manutenção, a requisição de manutenção e a resposta da manutenção estão trocando informações com os níveis 3 e 4 (ERP e MES). Os procedimentos de manutenção em equipamentos específicos, comandos e procedimentos de manutenção, resultados de manutenção, estado e tempo de vida do equipamento estão interligadas com os níveis 1 e 2 (CLP, SCADA, sensores, atuadores) BPMN O BPMN (Business Process Modeling Notation) é um padrão para a modelagem de processos de negócios. Inicialmente desenvolvido pela BPMI (Business Process Management Initiative), esse padrão é mantido em conjunto pela BPMI e OMG (BPMI, 2004). O objetivo principal do BPMN é prover uma notação rapidamente compreensível por todos os participantes dos processos do negócio, desde os analistas de negócio, que farão os primeiros rascunhos dos processos, desenvolvedores responsáveis por sua implementação tecnológica, os responsáveis por sua execução e os participantes ao nível de sua gestão e monitoramento. Dessa forma, o BPMN procura criar uma ponte entre modelagem de processos de negócio e implementação de processos. Outro objetivo do BPMN, não menos importante, é garantir que 5

6 linguagens desenvolvidas para a execução de processos de negócio possam ser visualizadas com uma notação orientada a negócios (MINOLI, 2008; ROCHETI et al. 2010). BPMN provê a criação dos BPD (Business Process Diagram), que são diagramas voltados para o uso de pessoas que modelam e gerenciam processos de negócio, suportando conceitos como o B2B (Business to Business), ou seja, processos inter-organizacionais. Outro recurso do BPMN é a possibilidade da sua extensão por modeladores e ferramentas, através de novos marcadores nos elementos estendidos, mas sem que sua forma básica seja alterada. Isso faz com que algumas necessidades de modelagem que não são suportadas pela notação padrão possam ser atendidas Elementos gráficos A criação de uma visão consolidada dos processos corporativos, como suporte à administração orientada a processos, só é possível com o uso de métodos, técnicas e ferramentas (COSTA, 2008). Contudo, os diagramas de processos de negócio modelados com BPMN permitem a compreensão de processos desde os mais simples até os mais complexos processos de negócio. Além disso, o BPMN permite o mapeamento dos seus modelos para linguagens de execução de processos de negócio, graças ao suporte dado por atributos dos elementos gráficos. Esses elementos são organizados em quatro categorias (BPMN, 2004): Flow Objects (Objetos de Fluxo), Conecting Objects (Objetos de Conexão), Swimlanes (Raias) e Artifacts (Artefatos). A lista completa dos elementos gráficos do BPMN é disponibilizada em A figura 03 apresenta um exemplo de processo modelado pelo padrão BPMN. Figura 3: Exemplo de processo modelado no padrão BPMN 3. Uma proposta de modelagem da Gestão de Manutenção Para a modelagem da gestão de manutenção no padrão BPMN desenvolveu-se o processo dividido em sub-processos, conforme a figura 4: 6

7 Figura 4: Processo de Gestão de Manutenção no padrão BPMN baseado na ISA-95 Neste processo encontramos 4 sub-processos. Cada sub-processo engloba parte da gestão de manutenção. Observa-se a troca de informações entre a Manutenção, o Controle da Produção e Compras. Basicamente, o processo se inicia com o recebimento de uma solicitação de manutenção que, conforme a ISA-95, podem ser originadas nos níveis 3 e 4 (MES e ERP) ou no nível mais baixo (instrumentos inteligentes). Então a solicitação passa para a Programação de Manutenção (Figura 5). Esta solicitação pode ou não gerar uma ordem de manutenção; cabe ao programador de manutenção aplicar os devidos filtros. Figura 5: Sub-processo Programação de Manutenção Neste sub-processo acontece a troca de informações com o setor de Compras, responsável por realizar a compra de materiais e sobressalentes necessários no processo, mediante solicitação da manutenção (liberação de requisições de compra). Então, é gerada a ordem de manutenção que, após liberada, passa para a Expedição de Manutenção, onde é realizada a gestão dos recursos baseada em datas e capacidades técnicas (Figura 6). 7

8 Figura 6: Sub-processo - Expedição da Manutenção Com a programação pronta, os documentos gerados são impressos e entregues aos manutentores responsáveis pela execução que, após receberem os materiais de compra e retirarem os materiais de reserva executam a ordem (Figura 7). No Controle de Produção estarão alocados os responsáveis pela manutenção que foram selecionados na Expedição da Manutenção. Figura 7: Sub-processo - Gestão da execução da manutenção Após a execução da ordem de manutenção, o retorno de informações dos executantes gera a coleta de dados da manutenção para posterior análise e acompanhamento (Figura 8). Este processo troca informações com o Controle de Produção, efetivando o retorno de informações técnicas para o processo de produção. Figura 8: Sub-processo Coleta de Dados da Manutenção 4. Considerações Finais A norma ISA-95 define que o processo de gestão de manutenção engloba diversas informações que são trocadas em todas as suas atividades. Estas informações são mensagens gerais sobre manutenção, definições, capacidade, solicitações, respostas, procedimentos, 8

9 resultados e estado dos equipamentos. Percebe-se a influência positiva que o tratamento do fluxo de informações promove no bom andamento do processo de manutenção. Os sistemas de informação precisam acompanhar este progresso e, quão maior a complexidade do sistema, maior a necessidade da aplicação de ferramentas no processo de modelagem. O padrão BPMN pode auxiliar na busca do alcance desses objetivos, utilizando uma notação gráfica e padronizada para modelagem do processo, neste caso específico, da Gestão de Manutenção. Este padrão é uma ferramenta muito importante para todas as áreas interessadas no planejamento estratégico da organização. Referências BPMI. Business Process Modeling Notation (BPMN). BPMI, Versão 1.0 da especificação da BPMN submetida pelos membros do BPMI. Disponível em: < Acesso em: 10 set CHIOCHETTA, J. C.; HATAKEYAMA, K. & MARÇAL, R. F. M. Sistema de Gestão da Manutenção para a Pequena e Média Empresa. XXIV ENEGEP. Florianópolis, COSTA, E. P.; POLITANO, P. R. Modelagem e mapeamento: Técnicas imprescindíveis na Gestão de processos de Negócios. XXVIII ENEGEP. Rio de Janeiro, KARDEC, A.; NASCIF, J. Manutenção, Função Estratégica. Rio de Janeiro: Qualitymark, MINOLI, D. Enterprise Architecture A to Z:Framewoks, Business Process Modeling, SOA, and Infrastructure Tecnology. Auerbach Book, New York: Taylor & Francis Group, MOBLEY, K.; HIGGINS, L. R.; WIKOFF, D. J. Engineering Handbook. 7ª. ed. New York: McGraw-Hill, Norma ANSI/ISA Enterprise Control System Integration Part 3: Activity Models of Manufacturing Operations Management. Norma ANSI/ISA Enterprise-Control System Integration Part 1: Models and Terminology. PINTELON, L; PINJALA, S. K; VEREECKE, A. Evaluating the effectiveness of maintenacen strategies. Journal of Quality in Engineering, v. 12, n. 1, p. 7-20, ROCHETTI, A. T.; CAMPOS, R. & CARVALHO, R. A. Uma análise comparativa entre linguagens de modelagem BPMN e CIMOSA. XXX ENEGEP. São Carlos, SHARMA, A.; YADAVA, G. S.; DESHMUKH, S. G. A literature review and future perspectives on maintenance optimization. Journal of Quality in Engineering, v. 7, n. 1, p. 5-25,