Sistema de Apoio à Decisão para o estabelecimento de política de manutenção preventiva

Transcrição

1 Sistema de Apoio à Decisão para o estabelecimento de política de manutenção preventiva Cristiano Alexandre Virgínio Cavalcante (UFPE) cristiano@ufpe.br Rodrigo José Pires Ferreira (UFPE) rodrigo@ufpe.br Heldemarcio Leite Ferreira (CELPE) heldemarcio@celpe.com.br Adiel Teixeira de Almeida (UFPE) aalmeida@ufpe.br Resumo Face as grandes mudanças e o reconhecimento de sua importância, a manutenção vem se tornando um diferencial para as empresas que desejam permanecer competitivas, com baixos custos e com uma elevada capacidade produtiva. Neste contexto, novas e mais complexas tarefas são atribuídas aos responsáveis pela manutenção, os quais necessitam, cada vez mais de ferramentas de planejamentos e técnicas de gerenciamento que garantam um ganho efetivo de competitividade. Para isso, torna-se essencial o estudo científico e a criação de modelos formais capazes de dar um tratamento seguro para problemas típicos do ambiente de manutenção, os quais reclamam decisões, cujas consequências são muito importantes, os resultados não triviais e, não raras vezes, muitos dos parâmetros são desconhecidos. Nesse contexto, o artigo vem trazer a sua colaboração, através de um Sistema de Apoio à Decisão que proporciona o apoio multicritério na elaboração de políticas de manutenção observando simultaneamente os critérios de custo e confiabilidade focando a interatividade entre usuário e sistema. Palavras chave: Decisão Multicritério, Manutenção Preventiva, Políticas de Manutenção, Substituição, Sistema de Apoio à Decisão. 1. Introdução A grande relevância da manutenção preventiva, aqui tomada como sendo o plano de substituição dos equipamentos, se dá pelo fato de que todos os equipamentos falham e estas falhas geram grandes conseqüências aos processos produtivos, as quais nem sempre são de mesma gravidade. Em sistemas de produção de bens as falhas significam: atraso de produção, retrabalho, ineficiência, desperdício de insumos, horas extras, enfim, uma série de prejuízos que podem ser resumidos em unidade financeira, através do parâmetro custo e na maioria das vezes não atingem os clientes. Por outro lado, principalmente em sistemas de produção de serviços a falha tem uma conotação bastante negativa e é de percepção imediata do cliente, quando não raro, afeta de forma direta, negativamente, àqueles que estão sendo atendidos. E, desta forma, a alta confiabilidade não é unicamente desejável; é essencial: deixa de ser um objetivo a mais e passa a ser um parâmetro necessário que fornece a probabilidade que uma falha não ocorra, para um determinado instante e sobre condições predeterminadas. Em ambos os casos, deseja-se antecipar às falhas, a fim de que os custos sejam reduzidos e a confiabilidade seja mantida. Neste sentido, a Manutenção Preventiva toma papel bastante relevante de preservar o sistema produtivo em estados específicos de performance e dar incrementos necessários a sua confiabilidade, através de ações que se antecedem as falhas evitando seus altos custos. 2. A problemática Um planejamento bem estruturado das manutenções preventivas faz-se indispensável para a redução de custos provenientes das falhas e para assegurar níveis aceitáveis de confiabilidade. ENEGEP 2003 ABEPRO 1

2 Desta forma, uma grande dificuldade se impõem e corresponde ao estabelecimento da periodicidade das manutenções preventivas, cerne da política de substituição. Sendo assim, a despeito do tipo de sistema de produção, o que se deseja é minimizar o custo e maximizar a confiabilidade do sistema de modo a se ter o maior aproveitamento desse. Com este objetivo, deseja-se que as intervenções dos sistemas se dêem na iminência de uma falha, a fim de que não sejam feitas intervenções desnecessárias que incorram em diversos custos adicionais, porém não proporcionem um nível de confiabilidade muito baixo. Assim, uma decisão quanto a política de manutenção a ser adotada reclama a observação simultânea de ambos os fatores: custo e a confiabilidade. Além do mais, estes dois aspectos são suficientes para que se possa confrontar duas visões que satisfazem interesses distintos dentro de uma organização. A visão mais técnica, que pode ser representada através da probabilidade de falhas e a visão financeira que, representada pelo custo, dá uma idéia de quanto está sendo gasto nas ações de manutenção e se é viável ou não adotar-se uma política de substituição.(chareonsuk et al, 1997; FERREIRA et al, 2003) 3. Metodologia A fim de considerar estes dois aspectos, simultaneamente, faz-se necessário um tratamento multicritério, face aos conflitos existentes entre o custo e a confiabilidade e, também, as preferências do decisor quanto a cada aspecto individualmente. Neste sentido, sob o crivo de uma abordagem multicritério, chamam-se os diferentes aspectos - custo e confiabilidade - de critérios e os diferentes períodos entre substituições (tp) de alternativas de ações.(ferreira et al, 2003) De uma forma geral, deseja-se estabelecer uma relação de compromisso trade off entre os critérios envolvidos dentro da problemática de escolha de um tempo entre substituição. A política de substituição, aqui considerada, é a de substituição por idade, em que um dado equipamento é escolhido, devido a sua importância dentro da planta industrial e os tempos de suas falhas devem ser cuidadosamente registrados em um banco de dados. Nesta política um equipamento é substituído ao atingir uma idade preestabelecida tp e na ocorrência de uma falha. Em ambos os casos, o equipamento novo é submetido as mesmas regras. (GLASSER, 1969; BARLOW & HUNTER, 1960, ALMEIDA, 2000) Classicamente, este problema é tratado apenas levando-se em conta o critério custo unitário por unidade de tempo Cm(tp). Apesar da confiabilidade está inserida no processo de cálculo, não se tem uma visualização do seu valor de forma explicita e este parâmetro não entra como um critério de escolha para decisão quanto a melhor alternativa de tempo. Deste modo, o decisor não se sente muito confortável em ter que decidir desprezando uma informação de bastante importância para ele (CHAREONSUK et al, 1997). Além do mais, pode-se observar na Figura 1 que, levando-se em conta apenas o critério Cm, o decisor é levado a escolher a alternativa de tempo que esta associada ao menor Cm, porém, muitas vezes, o tempo escolhido corresponde à situação de baixa confiabilidade, o que, sob o ponto de vista técnico, compromete a disponibilidade das máquinas que por sua vez está bastante ligado ao desempenho produtivo, além disso, pode ter repercussões bastante negativas, caso haja uma propensão muito grande a falha em sistemas de produção de serviço. ENEGEP 2003 ABEPRO 2

3 R(tp) X Cm(tp) valores dos criterios 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0, tp Figura 1 Comportamento dos critérios R e Cm Neste contexto, objetivando considerar o custo e a confiabilidade na decisão sobre a melhor periodicidade das ações de manutenção preventiva, toma-se o método de apoio multicritério PROMETHEE II. Os métodos PROMETHEE foram propostos pela primeira vez em 1982 e desde então não cessaram de ser objeto de desenvolvimento e adaptações complementares (Brans & Mareschal, 2002). Eles são utilizados em problemas multicritério do tipo: Max{ f1(x), f2(x),..., fj(x),..., fk(x) x A} Onde A é um conjunto finito enumerável de n ações potenciais em fj(.), j=1,2,...,k, k critérios que são as aplicações de A sobre o conjunto dos números Reais, cada um dos critérios tem unidades próprias e não tem restrições no caso em que certos critérios são para maximizar e outros são para minimizar. O uso deste método permite que o comportamento das preferências do decisor sobre cada atributo seja levado em consideração e modelado por funções distintas para cada atributo, chamadas de critério generalizado. A partir daí, são avaliados os desempenhos de cada uma das alternativas para cada critério e, posteriormente, comparam-se as alternativas uma a uma, observando-se as diferenças dos desempenhos modeladas pelas funções de critério generalizado. Através de procedimentos estabelecidos no próprio método, são calculados os valores dos escores de cada uma das alternativas. A melhor alternativa para o decisor é aquela que tem o maior escore. Além da metodologia multicritério adotada a fim de se poder tratar simultaneamente mais de um critério, foi adotada a metodologia Bayesiana de modo a se poder estabelecer uma política de manutenção preventiva observando-se a confiabilidade e o custo, mesmo quando não há dados o suficiente ou na ausência completa de dados de falhas. 4. Sistema de apoio à decisão para determinação do tempo entre substituição de equipamentos Em frente da grande complexidade do problema em questão, podemos perceber a intensa necessidade de uma rapidez no fornecimento das repostas, devido a constantes mudanças que o ambiente proporciona, uma vez que no momento que estamos buscando uma solução, estão em jogo os objetivos estratégicos da empresa e uma série de variáveis que não são diretamente incorporadas no modelo. Também deve ser levado em consideração o ENEGEP 2003 ABEPRO 3

4 comportamento de características particulares dos equipamentos, que por sua vez recebem uma abordagem probabilística sujeita a devidos ajustes em busca de uma melhor representação da realidade. A análise da sensibilidade das respostas, o armazenamento dos dados, tratamento adequado do aspecto cognitivo do usuário, a visualização de gráficos e a forma que o usuário interage com o sistema são fatores imprescindíveis para a construção de um Sistema de Apoio à Decisão. Um Sistema de Apoio à Decisão (SAD), é um sistema de informação utilizado para dar suporte a um tomador de decisão em qualquer nível, face a problemas semi-estruturados e não estruturados (DAVIS, 1985). Para auxiliar a tomada de decisão dos profissionais da área de manutenção, na determinação de uma política de substituição, buscando a eficácia global do sistema e da organização foi desenvolvido um Sistema de Apoio à Decisão através do ambiente de programação Delphi. A arquitetura de um SAD é composta de uma base de dados que auxilia o sistema, uma base de modelos que provê a capacidade de análise e o diálogo que provê a interação entre o usuário e o sistema (BIGDOLI, 1989). Os elementos que constituem a arquitetura de um SAD e suas relações podem ser visualizados através da Figura 2. BASE DE DADOS BASE DE MODELOS DIÁLOGO USUÁRIO AMBIENTE Figura 2 Arquitetura de um SAD A base de dados do SAD desenvolvido é composta por dados do equipamento relativos ao nome, localização, quantidade instalada, custos, parâmetros da distribuição weibull, os valores dos tempos, parâmetros do cenário referentes ao custo, confiabilidade e limiares. O armazenamento destes dados consistentes em um local físico é o papel deste elemento. A base de modelos deste SAD é o componente responsável pela representação matemática do problema, através dos métodos que compõem o item metodologia utilizados na resolução desta problemática. O componente diálogo é uma combinação de software, hardware e ser humano, que permite uma interação entre o usuário e o SAD, esse é o elemento mais importante para o usuário, pois é através do diálogo que ele percebe todas operações e funcionalidade do sistema, em função disso para ele a interface deve ser simples e ao mesmo tempo deve ser o máximo funcional possível. ENEGEP 2003 ABEPRO 4

5 Figura 3 Tela inicial do Sistema de Apoio à Decisão No momento que o aplicativo é iniciado, o usuário poderá criar um novo arquivo, ou abrir um já existente para um estudo na análise do tempo de substituição. Caso o usuário escolha a primeira opção ele deverá preencher todos os campos referentes ao nome do equipamento, localização, quantidade instalada, custos e parâmetros da distribuição dos tempos e entrar com o valor do tempo para cada alternativa que ele queira analisar a sua viabilidade na tomada de decisão. Figura 4 Interface no cálculo da confiabilidade e custo esperado Para entrar com os tempos ele pode: entrar com um valor inicial e gerar n alternativas distando de um mês; entrar com o menor e o maior tempo e gerar n alternativas eqüidistantes dentro desse intervalo; entrar com o número de alternativas e os seus respectivos tempos. Neste momento o sistema calcula as confiabilidades e os custos esperados de cada alternativa, e exibe gráficos do comportamento desses dois aspectos em função do tempo, como podemos perceber pela interface da Figura 4. Com as confiabilidades e os custos médios por unidade de tempo já calculados, o usuário poderá partir para a modelagem das preferências, que é bastante interativa. O peso para cada critério é ajustado através de um gráfico de pizza que permite, por intermédio da relação dos ENEGEP 2003 ABEPRO 5

6 tamanhos das fatias com a importância de cada critério, um ajuste muito mais confortável para o decisor, do que, a escolha de um número percentual, sem que haja qualquer visualização, pois neste contexto os números sozinhos não fazem nenhum sentido para o decisor. Além disso, as curvas das funções que representam o comportamento das preferências do decisor sobre as diferenças de desempenho para cada critério, chamadas de critérios generalizados são exibidas, o que permite a compreensão da influencia dos limiares q e p, respectivamente, limiares de indiferença e de preferência, no formato destas funções. Uma vez que todos os parâmetros exigidos na modelagem tenham sido fornecidos, poder-se-á fazer modificações em cada um destes parâmetros, a fim, de visualizar sua influência no resultado final, que é o melhor tempo entre substituições do equipamento escolhido. Figura 5 Interface da modelagem das preferências A Análise de sensibilidade permite que se possa perceber a influência das alterações dos diversos parâmetros no resultado final. Através de um pequeno resumo o usuário é capaz de saber em quais parâmetros houve alteração do resultado, e para que percentual de aumento ou redução dos valores originais estas modificações ocorreram. É, por meio deste módulo que o usuário decide alterar alguns parâmetros detectados como frágeis ou ratificar suas entradas, uma vez que estas forneceram um resultado final robusto. A construção de uma tabela para compor um relatório é criada automaticamente através da opção de exportação para o Microsoft Excel, como pode ser visto na figura 6. ENEGEP 2003 ABEPRO 6

7 Figura 6 Interface da análise de sensibilidade 5. Conclusão O estabelecimento dos tempos mais adequados para substituição de equipamentos é um problema típico da engenharia de manutenção. Portanto, o uso de modelos adequados para a abordagem desse problema tem sido uma das grandes demandas das estruturas de manutenção em organizações que lidam com vultuosas quantias imobilizadas em ativos físicos de suas plantas de produção. Assim, o modelo proposto visa atender a uma lacuna existente no mercado com relação à disponibilidade de um sistema de apoio à decisão para a abordagem do problema em pauta com ênfase na abordagem Bayesiana que trata as incertezas provenientes da falta de dados. Agradecimentos Este trabalho foi apoiado parcialmente pela CELPE/ANEEL Referências BIDGOLI, H. (1989) - Decision Support Systems Principle and Pratice.. West Publishing Company. DAVIS, C.B. & OLSON M.H. (1985) - Management Information Systems: Conceptual Foundations, Structure and Development. McGraw-Hill. ALMEIDA, A. T. (2000) - Decisão Multicritério na Engenharia de manutenção e aplicações. In ALMEIDA, A. T. & SOUZA, F. C. M., Produção e Competitividade: Aplicações e Inovações. Recife, Editora Universitária, p FERREIRA, H. L.; CAVALCANTE, C. A. V.; ALMEIDA, A.T. (2003) - Aplicação de Uma Política de Substituição de Equipamentos sob um Enfoque Multicritério - SNPTEE- Seminário Nacional de Energia Elétrica. GLASSER, G. J. (1969) - Planned Replacement: Some Theory and its Application - Journal of Quality Technology. Vol. 1, N. 2 pp BARLOW, R. E. & HUNTER. (1960) - Optimum Preventive Maintenance Polices, Operations Research. Vol. 8, N. 1 p , BRANS, J. P. & MARESCHAL, B. (2002) - Promethee-Gaia, une Methodologie d Aide à la Décision em Présence de Critères Multiples - Bruxelles, Éditions Ellipses CHAREONSUK, C.; NAGARURA, N.; TABUCANONA, M. T. (1997) - A multicriteria approach to the selection of preventive maintenance intervals - Intemational Joumal of Production Economics, Vol. 49, N. 1 pp ,. ENEGEP 2003 ABEPRO 7