Escola Superior de Tecnologia de Setúbal. Modelação e Identificação de Sistemas. Controlo. Ângelo Carmo Luis Santos

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1 Escola Superior de Tecnologia de Setúbal Curso de Licenciatura em Engenharia de Automação, Controlo e Instrumentação Modelação e Identificação de Sistemas Controlo Sistema de Transporte e Compactação de Sucata Ângelo Carmo Luis Santos Resumo Este relatório pretende descrever os pontos importantes para o controlo do processo em estudo. Serão abordados pontos como a gestão do processo, robustez da linha de produção face à ocorrência de avarias e análise de custos de manutenção. A base de exposição é dada pelas avarias características deste sector industrial. De realçar as alterações efectuadas à iidentificação apresentadas neste documento. Este trabalho foi elaborado pelos autores entre 08 de Janeiro de 2003 e 14 de Janeiro de 2003, na Escola Superior de Tecnologia de Setúbal. Setúbal, Janeiro de 2003

2 Descrição Genérica Nesta fase do projecto pretendeu-se efectuar a análise da linha de produção face à manutenção da mesma. São expostas as avarias características do processo e feita a análise da robustez da linha face às mesmas. É também importante referir que é efectuado um estudo de custos de manutenção e formas de minimização dos mesmos. Neste documento são descritas as alterações ao processo efectuadas na aplicação em Simulink. Realçando a alteração à identificação de avarias efectuada de forma a optimizar o nosso processo. 1. Alteração da Identificação de avarias Foi efectuada uma alteração complementar na identificação de avarias em Simulink. Nesta fase do projecto foi implantada uma identificação de avarias mais localizada, ou seja, foram efectuadas alterações para se conhecer especificamente o tapete transportador que está em avaria. Através do caudal de saída de cada tapete é efectuada uma comparação com o valor de referência para o caudal normal de produção (produção = 60%) e caso este não se verifique há uma indicação de avaria no visor. À saída do transportador respectivo existe um caudal de referência, este é comparado com o caudal normal para uma produção de 60% e no caso de ser igual não existe indicação de avaria (avaria=0), caso seja diferente existe indicação de avaria (avaria=1). Desta forma existe uma monitorização correcta e constante da operacionalidade de cada tapete transportador, o que é de extrema importância para o processo em estudo. 2. Gestão do processo Dadas as características do processo a linha implementada satisfaz as necessidades até certo ponto. Em caso de avaria existe um risco muito grande do tempo de resolução da mesma ser o suficiente para parar a produção. Este factor é inadmissível dado que a linha de produção em estudo é a última no processo de produção automóvel mas é de extrema importância. No caso de paragem de produção nesta área todas as áreas de processo são afectadas, reduzindo o total de produção estipulado, dando-se assim um prejuízo para a empresa. É importante realçar que para controlo interno existe uma relação importante que nos diz que é produzido um automóvel em cada 1,5 min e que este no mercado vale aproximadamente euros. 2

3 No final desta linha existe o tapete 16 que é responsável pela distribuição de fardos compactados de 140 Kg para o vagão de transporte. Sabendo que a manutenção deste é da responsabilidade da AE enquanto estiver dentro das suas instalações há que realçar a necessidade de minimizar o desgaste do vagão no seu carregamento. A inclinação deste tapete é muito acentuada o que obriga a uma queda de fardos da boca de descarga para o vagão pouco suave. Isto causa um desgaste acrescido de manutenção ao vagão, para além de provocar um desvio de técnicos de manutenção do processo fabril para a manutenção do vagão. Em caso extremo (Produção acentuada) provoca uma mobilização de técnicos em regime de horas extras que causa uma despesa adicional para a empresa. A grande maioria dos problemas da linha de produção em estudo baseia-se na avaria de transportadores principais que obrigam a uma manutenção activa e breve enquanto a produção decorre com normalidade. No caso da avaria requerer um tempo de intervenção elevado, e dado que a produção não pode parar, torna-se indispensável uma alternativa em termos de tapetes auxiliares em funcionamento. Os transportadores principais têm um papel importante para a produção decorrer com normalidade e como tal estes seriam alvo de melhoramento em termos de linhas auxiliares. Dada a dimensão reduzida de alguma chapa existente nesta área de produção esta é muitas vezes a causadora de avarias. É necessário um controlo em termos de limpeza muito rigoroso para chapa desta dimensão. As rotinas de limpeza existem de facto mas não é suficiente garantir a operacionalidade da área e um controlo de limpeza rigoroso com apenas dois técnicos por turno. Há necessidade de introduzir um elemento extra em cada equipa por turno que resolveria a questão da limpeza de chapa de pequenas dimensões e consequentemente existiria uma redução nas avarias. Na fase de compactação de chapa em fardos de 140 Kg existe apenas uma balança de pesagem em funcionamento. Em casos de avaria extrema é necessário distribuir chapa a granel, ou seja, chapa sem ser prensada. Como existe um retorno monetário por cada tonelada de chapa compactada a Siderurgia Nacional quando recebe um vagão carregado de chapa a granel não efectua o controlo de pesagem de carga e não efectua o respectivo pagamento. Seria então necessário minimizar estes danos monetários com a implementação de uma balança de pesagem em paralelo com a existente. 3

4 3. Robustez da linha face a avarias É do nosso conhecimento a existência de dois tipos de manutenção. A manutenção preventiva que é responsável pela garantia da operacionalidade dos equipamentos sem que haja intervenção correctiva e a manutenção correctiva que se aplica a avarias inesperadas na linha de produção e é a responsável pelos maiores custos de manutenção. O que é exposto de seguida aplica-se ao tipo de manutenção correctiva. A cada avaria ocorrida esta é monitorizada com rigor na sala de controlo, aqui sabe-se que tapete transportador está avariado e em que zona este está implantado. As avarias que ocorrem nesta área de produção são dos mais diversos tipos. Apresenta-se de seguida os tipos de avarias conhecidas e a respectiva robustez da linha de produção face a estas avarias. Oscilação de tensão A cada oscilação de tensão todos os transportadores param o seu funcionamento, é necessária a activação manual para todos os tapetes activarem o seu movimento. A nossa linha de produção obriga neste caso a uma activação manual e não automática para activação de funcionamento. Botoneira de emergência activada Normalmente nas rotinas de limpeza por parte de empresas externas são activadas sem intenção as botoneiras de emergência. Neste caso é necessária a activação manual do tapete. Imagine-se que é activada uma botoneira de emergência enquanto os dois técnicos de turno efectuam a troca de vagão. Seria muito delicada a saída de um desses técnicos numa operação tão importante como a troca de vagão para iniciar o funcionamento do tapete em avaria. Transportador principal avariado É sem dúvida o problema mais complicado em caso de produção. A produção está sujeita a parar e os danos são muito elevados, para um melhor entendimento dos danos causados por uma quebra de produção é aplicada a relação acima apresentada para avaliação de custos. É produzido um automóvel em cada 1,5 min e no mercado este vale aproximadamente euros. 4

5 Transportador secundário avariado Esta situação é também muito delicada e o processo não tem uma boa resposta a este tipo de avarias. Seria necessário proceder a alterações de melhoria do desempenho do processo mas como uma linha auxiliar de transporte de carga é um investimento importante mas de custo elevado não seria implementado nos tapetes secundários. Balança de pesagem sem sinal Como já foi referido no caso de existir avaria na balança de pesagem para compactação da carga em fardos de 140 Kg, a chapa irá ser distribuída a granel não sendo efectuado o pagamento respectivo. Paragem do transportador devido a encravamento de chapa de reduzida dimensão Esta avaria dá-se com alguma regularidade. Deve-se ao reduzido número de técnicos de manutenção e operação da área por turno. O processo não está devidamente preparado para estas avarias delicadas. Inclinação do transportador #16 A inclinação acentuada do transportador 16 desgasta o vagão de transporte devido ao carregamento do vagão não ser efectuado de forma suave. Teria que ser modificada esta fase do processo para um melhor desempenho. 5

6 4. Minimização de custos de manutenção e utilização Devido à existência de diversas avarias possíveis no processo a manutenção irá ser mais requisitada com a ocorrência destas. É lógico que com o aumento da necessidade de manutenção correctiva os custos irão ser mais elevados, o propósito deste capítulo é de apresentar soluções para minimizar os custos inerentes à manutenção correctiva. Oscilação de tensão Teria melhor desempenho se a cada oscilação de tensão os tapetes transportadores iniciassem o seu movimento automaticamente, depois de activada uma rotina de segurança que nos desse o estado de operacionalidade do respectivo tapete. Botoneira de emergência activada Com a introdução de uma chave que inibe a activação da botoneira de emergência este problema seria controlado mas deixaria de servir para casos de emergência, dado que só o técnico da instalação poderia activar a botoneira de emergência. Transportador principal avariado Ao implantar uma linha de transporte auxiliar em paralelo com o respectivo transportador principal era garantida a operacionalidade da linha mantendo os níveis de produção desejados em caso de avaria. Na fábrica de Wolksburg na Alemanha onde se produz o VW Golf esta área de produção possui uma linha auxiliar para todos os transportadores existentes, garantindo assim um funcionamento à altura da produção desejada enquanto equipas de manutenção resolvem o problema. Transportador secundário avariado Com a canalização da produção para outra prensa de produção o tapete secundário em avaria seria reparado e o caudal de produção seria mantido conforme a necessidade de produção. 6

7 Balança de pesagem sem sinal Uma forma de resolver este problema seria a implantação de uma balança auxiliar que entraria em funcionamento quando existisse avarias desta natureza. Assim o pagamento seria sempre efectuado por parte da Siderurgia Nacional visto não ser necessário o carregamento do vagão com chapa a granel. Paragem do transportador devido a encravamento de chapa de reduzida dimensão Com a introdução de um técnico por equipa em cada turno que fosse responsável pela garantia de controlo de limpeza nos tapetes principais, não se iriam acumular chapas debaixo dos transportadores e assim provocar o seu encravamento. Inclinação do transportador #16 Reduzir a inclinação do tapete 16 para tornar a queda de fardos mais suave o que implica menos manutenção ao vagão (manutenção da responsabilidade da AE). 7

8 5. Análise de custos Acima foram apresentadas as avarias conhecidas neste tipo de processo fabril, foram também apresentadas formas de resolução das mesmas com uma redução de custos de manutenção e utilização. Apresenta-se de seguida uma perspectiva de como as alterações propostas iriam influenciar os custos da empresa e até que ponto são viáveis essas alterações. Oscilação de tensão Devido ao tempo necessário para a normalização da situação a cada oscilação de tensão era vantajoso para a empresa efectuar estas alterações pois provoca a paragem forçada de produção nesta área. Em termos de custos iria ser importante o investimento pois iria manter os técnicos na sala de comando e ocorrendo esta avaria com alguma frequência. Botoneira de emergência activada Devido à pouca frequência com que esta situação ocorre não seria vantajoso em termos de custos para a empresa. Visto serem alterações de raiz em cada tapete transportador e ser uma avaria não muito grave. Transportador principal avariado Ao implantar uma linha de transporte auxiliar não iriam ocorrer paragens de produção, o que era muito bom para a empresa. O problema é que este investimento é elevado e os resultados financeiros deste facto só seriam visíveis a longo prazo. Transportador secundário avariado Esta alteração não teria custos de implantação bastando para tal uma boa coordenação entre técnicos das duas áreas em causa. Iria ser bastante vantajoso pois a produção não iria sofrer reduções e existiria tempo de intervenção para a avaria. 8

9 Balança de pesagem sem sinal Devido ao retorno financeiro por parte da Siderurgia seria positivo para a empresa esta alteração. O investimento seria pago a médio prazo pelos vagões que partem com chapa a granel. De realçar que por hora a média de saída de vagões é de cerca de três sendo isto quantificado em 45 toneladas de chapa. Esta avaria ocorre com alguma frequência. Paragem do transportador devido a encravamento de chapa de reduzida dimensão Sem dúvida que esta alteração seria vantajosa, pois para além da redução drástica de avarias iria ser positivo a nível de certificação de qualidade em função de limpeza da zona de trabalho. Inclinação do transportador #16 Reduzir a inclinação do tapete 16 iria permitir uma melhor distribuição de carga no vagão e redução de custos de manutenção do vagão danificado. Para clarificar existe a aplicação de uma coima que consta no caderno de encargos da obra quando a carga não está distribuída de forma uniforme. De realçar também que a manutenção do vagão ocorria com muita frequência. 9