Benefícios da Aplicação da Metodologia Lean Six Sigma para o Aumento da Produtividade Mina-Britagem. Negócio Fosfatos da Anglo American

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1 Benefícios da Aplicação da Metodologia Lean Six Sigma para o Aumento da Produtividade Mina-Britagem Negócio Fosfatos da Anglo American

2 Resumo A mina de fosfato da Anglo American está localizada no estado de Goiás e é um dos depósitos mais importantes de rocha fosfática do Brasil, sendo o segundo maior produtor de concentrado de apatita do país. Nos últimos anos as metas anuais de produção de concentrado aumentaram e trouxeram a necessidade de melhorias para otimizar as performances nas duas plantas de processamento mineral existentes. Consequentemente, toda a cadeia produtiva a montante teve como desafio o atendimento aos volumes e qualidade do minério em intervalos cada vez menores. Nesse sentido, a aplicação da metodologia Lean Six Sigma foi fundamental para solucionar os principais desafios oriundos desse novo cenário por meio da identificação de deficiências e ineficácia; elevando o nível de desempenho, confiabilidade e gerando valor para a empresa. No ano de 2014 teve início um programa de capacitação para formação de equipes de melhoria contínua nos negócios Nióbio e Fosfatos da Anglo American. Até o ano de 2015 cerca de 32 profissionais receberam a certificação Green Belt, tendo como objetivo a formação de especialistas que dominem a metodologia DMAIC (Define, Measure, Analyse, Improve and Control) e as ferramentas Lean Six Sigma, tornando-os capacitados para liderar projetos geradores de resultados que contribuam para o aumento e lucratividade da empresa. Essa é uma estratégia gerencial que busca otimizar os processos e produtos e que trouxe para esses negócios um acréscimo de 10% no EBTDA pelos mais de 25 projetos desenvolvidos durante as 3 mil horas de treinamento. O objetivo deste trabalho é apresentar como cada etapa do DMAIC foi trabalhada por uma equipe multidisciplinar (operação de mina, planejamento de mina, manutenção e usina) para o aumento de 14% na produtividade da mina até a britagem, evitando em 36% as perdas por redução na taxa de alimentação das usinas de beneficiamento, reduzindo em 24% a quantidade de manutenções corretivas, gerando o beneficio da redução de 5% no consumo de energia do circuito de britagem e garantindo o atendimento ao blending das pilhas homogeneizadas que alimentam as usinas.

3 1. Introdução A unidade de britagem da mina de fosfatos da Anglo American foi projetada para atendimento à demanda de formação das duas pilhas de estocagem de minério que alimentam as usinas de beneficiamento, conhecidas como usina 47 e usina 76. Simultaneamente, quando uma pilha está sendo formada pelo stacker (empilhador de minério) a outra está em retomada pelo reclaimer (retomador) que alimenta as duas usinas. Figura 1 Pilhas de estocagem de minério Além disso, é necessária uma parada semanal de no mínimo 12 horas para manutenção preventiva do circuito de britagem. Seguindo essa configuração, é fundamental que a taxa de formação (alimentação da britagem) seja suficiente para garantir a conclusão de uma pilha antes que ocorra a completa retomada da pilha que está alimentando as plantas de concentração. Quando essa premissa não é atendida, ocorre a necessidade de retomar uma pilha com blending diferente do planejado e um procedimento operacional conhecido como encabeçamento 1 é realizado para adequar o volume a ser complementado permitindo a operação com o retomador. Essas duas consequências tem efeito direto na taxa de 1 Formação de pilha com características físicas e químicas diferentes das planejadas devido a atrasos de produção.

4 alimentação das usinas e foram responsáveis por uma redução média de 10% nos mais de 22 encabeçamentos de pilha que ocorreram entre janeiro e abril de Figura 2 - Encabeçamentos Com o crescente aumento na taxa de alimentação das usinas (6% entre 2014 e 2015 figura 3), a estratégia de aumentar a taxa de alimentação da britagem tornou-se prioridade para as equipes de planejamento, manutenção e operação. Uma metodologia era necessária para trabalhar as diversas variáveis e identificar as verdadeiras causas (limitações, ineficiências, desperdícios) que influenciavam na produtividade mina-britagem e em paralelo outros ganhos foram identificados como possíveis consequências beneficiando a redução na quantidade de manutenções corretivas e no consumo de energia do circuito de britagem. Figura 3 Alimentação nas usinas

5 A implantação da cultura Lean Six Sigma, iniciada no segundo semestre de 2014, surgiu como poderosa ferramenta para dar suporte aos desafios enfrentados pelas equipes de mina e usina. Um time multidisciplinar foi escolhido para desenvolver o trabalho sob a liderança de um Green Belt e orientados pela área de Business Improvement. Após definição das principais variáveis a serem monitoradas por um plano de coleta de dados e aplicando a análise estatística dos dados, algumas causas foram detalhadas e ações foram priorizadas. Todo o esforço girou em torno do aumento da taxa de alimentação da unidade de britagem, buscando a formação e homogeneização das pilhas de estocagem de forma que não apenas a formação de encabeçamento fosse evitada, mas como também que houvesse tempo suficiente para realização da manutenção preventiva semanal em toda a unidade de britagem. 2. METODOLOGIA A metodologia utilizada no trabalho seguiu o modelo padrão Lean Six Sigma estruturada dentro da sequência do DMAIC (Define, Measure, Analyse, Improve and Control). Todas as etapas estão resumidas nos próximos itens Define/Definir Todo o desenvolvimento do trabalho depende de uma correta definição do escopo por meio da completa compreensão dos requisitos envolvidos possibilitando que o objetivo seja enfocado de forma clara, com limites definidos, permitindo que o problema seja resolvido de maneira enxuta e precisa.

6 O objetivo definido no inicio do projeto foi o aumento em 10% na taxa de produtividade da mina britagem. A descrição do problema nos padrões da metodologia foi: A média de alimentação do circuito de britagem de 882 t/h está muito abaixo da capacidade da planta, que é de t/h. Essa condição resulta em atrasos na formação das pilhas de estocagem e/ou formação de "cabeças" de pilha. Com a taxa de alimentação das usinas de beneficiamento apresentando uma média de 750 t/h, minimizam-se ou eliminam-se as horas de estoque completo programadas para realização da manutenção semanal da britagem (manutenção preventiva com a planta parada). Esses fatores conduzem a tomada de decisão que muitas vezes colocam a planta em situação crítica, aumentando o risco de manutenções corretivas e atrasando a formação das pilhas de estocagem, tendo impacto negativo na homogeneização de pilhas, formação de cabeças e estabilidade da planta de beneficiamento mineral. Com o entendimento do problema, a meta foi estabelecida: aumentar em 10% a alimentação média da planta de britagem. Os impactos positivos resultantes foram definidos como: redução na quantidade de manutenção corretiva; redução no consumo de energia da unidade de britagem; redução ou eliminação das quedas na taxa de alimentação das usinas de beneficiamento por encabeçamento de pilha. Os indicadores do projeto foram definidos como: média horária de alimentação da britagem (t/h); frequência de manutenção corretiva (horas/dia), horas de estoque completo e consumo de energia (Kwh/t). Antes de seguir para a próxima etapa, um cronograma básico foi desenvolvido para cada atividade do projeto e um completo mapeamento dos processos foi elaborado, considerando as necessidades e interferências com outras áreas. As ferramentas utilizadas nessa etapa foram: Voz do Cliente, Diagrama de Serpente, SIPOC, Diagrama Funcional e Matriz Dentro e Fora. Figura 4 Ferramentas de mapeamento

7 Figura 5 VOC Voz do Cliente

8 Figura 6 Matriz Dentro e Fora Figura 7 - SIPOC

9 Figura 8 Diagrama Funcional

10 2.2. Measure/Medir Nessa etapa, o foco passa a ser o levantamento de informações que uma vez analisadas auxiliam na tomada de decisão. O trabalho iniciou com a elaboração de uma Árvore de Estratificação do problema, organizando de forma lógica como as principais perdas estão inseridas ao processo e em paralelo um levantamento de dados históricos dos indicadores chaves do projeto. Figura 9 Árvore de Estratificação

11 Todos os dados históricos somaram-se aos dados estratégicos que deveriam ser medidos, mas que até aquele momento não eram monitorados, e por fim foram incluídos em um plano macro conhecido como: Plano de Coleta de Dados, onde constam todas as principais variáveis de entrada e saída a serem acompanhadas até a conclusão do projeto. Figura 10 Plano de Coleta de Dados

12 As principais variáveis monitoradas no Plano de Coleta de Dados foram o tempo de carregamento e transporte para os equipamentos da mina em cada diferente litologia e região da mina, o histórico da quantidade de encabeçamentos com os respectivos motivos e a redução de carga resultante em cada usina devido à alimentação com o material da cabeça de pilha (12% na usina 47 e 8% na usina 76), reduções de alimentação da britagem devido à troca de turno e horários de refeições, e o histórico de manutenções corretivas na unidade de britagem. Figura 11 - Tempo de carregamento e transporte para os equipamentos da mina em cada diferente litologia e região da mina

13 Figura 12 - Reduções de alimentação da britagem devido à troca de turno

14 Figura 13 - histórico de manutenções corretivas na unidade de britagem 2.3. Analyze/Analisar Nas etapas anteriores, principalmente na construção da Árvore de Estratificação e no levantamento de dados, um grande volume de informações e fatores significativos relacionados ao problema começaram a ser compreendidos, ou no mínimo identificados. Para a análise ser efetiva foi necessário o envolvimento de toda a equipe multidisciplinar na identificação das causas raízes para garantir que estavam coerentes com o objetivo do trabalho. Para facilitar a organização das ideias, o conjunto de causas foi classificado dentro de um Diagrama de Ishikawa e uma série discussões foram realizadas para validar os porquês (5 porquês), permitindo acessar as verdadeiras causas associadas. Figura 14 Diagrama de Ishikawa

15 As causas levantadas foram classificadas em função do efeito/impacto gerado no processo através da Matriz de Causa e Efeito e um trabalho de priorização foi realizado considerando os critérios de eficiência, implementação e custo. O resultado foi sintetizado em um Plano de Ação (slide 26) a ser trabalhado na etapa do MELHORAR. Figura 15 Matriz de Causa e Efeito

16 Figura 16 Plano de Ação

17 2.4. Improve/Melhorar No total, 18 ações foram estabelecidas para atendimento a meta. Os dados de levantamento dos tempos de carga e transporte foram a base para definição da quantidade ótima de caminhões por frente de lavra através de uma tabela que relaciona o tempo de transporte com o tempo de carga (slide 27 e 28) em busca do melhor Fleet Match para a operação de forma que não houvesse ociosidade dos equipamentos de carga e transporte. Figura 17 Tempo de transporte Figura 18 Tempo de carga

18 Devido à dinâmica operacional, o setor de planejamento ficou responsável por elaborar um sequenciamento de áreas da mina de forma que algumas restrições básicas fossem seguidas para garantir o blending e a produtividade durante a formação das pilhas de homogeneização. Dessa forma, tanto a movimentação das escavadeiras quanto o dimensionamento da quantidade de caminhões são projetados para que maximizar a produtividade da frota sem influenciar no blending da pilha. Figura 19 Sequenciamento de áreas de mina

19 Toda a dinâmica operacional passou a ser monitorada através de uma câmera instalada próxima à grelha de descarga da britagem (slide 32) e a função do operador da sala de controle (que tem acesso permanente as imagens em tempo real e gravações) passou a ter novas atribuições identificar, reportar e controlar os gargalos em tempo real, interagindo com a supervisão de mina e reportando instantaneamente as ações realizadas para manter a estabilidade do processo (quando necessário). O recurso das câmeras também é fundamental para investigação de algumas ineficiências, principalmente no período noturno, entre elas: baixo fator de enchimento dos caminhões, atrasos operacionais no abastecimento de máquinas e nos retornos de troca de turno e refeições. Figura 20 Câmera instalada próxima à grelha de descarga da britagem

20 Após avaliação dos tempos de manobra e basculamento para descarga (também utilizando o recurso da câmera) foi identificada uma oportunidade de reduzir o tempo de ciclo em 33 segundos, gerando um benéfico estimado de cerca de 620t/dia apenas modificando um procedimento de manobra. Figura 21 Novo procedimento de manobra

21 Um rodízio de caminhões foi implementado, como alternativa para minimizar a redução de produtividade nos horários de retorno das refeições e troca de turno, auxiliando na sincronização dos ciclos dos caminhões; e em paralelo um trabalho de utilização de uma pequena pilha pulmão foi desenvolvido para complementar a alimentação da britagem com o uso da pá carregadeira nesses intervalos. A gestão desse conjunto de ações foi consolidada com a customização de relatórios e aplicação de um fluxo de informações geradas por uma plataforma desenvolvida pela área de produção de minério. Nessa plataforma estão todas as informações de produção, teores, paradas da planta de britagem, disponibilidade de equipamentos e gráficos gerenciais. Todas atualizadas continuamente e acessíveis em tempo real. Outras ferramentas dessa plataforma estão descritas na etapa de CONTROLE. Figura 22 Plataforma de fluxo de informações

22 2.5. Control/Controle É na etapa de controle que a eficácia e sustentabilidade das ações realizadas são provadas e os resultados são concretizados através da estabilidade ao longo do tempo. Para esse objetivo, foram elaboradas Cartas de Controle para monitoramento da taxa de alimentação, granulometria e teores. Figura 23 Cartas de Controle

23 Cada ponto encontrado fora dos limites de controle é tratado até que o processo retorne aos limites de estabilidade. Uma das principais ferramentas é o Plano de Controle (slide 45) descrevendo cada variável a ser controlada, o limite de controle, o local onde a informação é gerada, a frequência de monitoramento, o responsável e um plano de reação a ser tomado quando a variável é identificada como fora do controle. Figura 24 Plano de Controle

24 Os planos de reação foram vinculados à outra ferramenta: o OCAP (Out of Control Action Plan). Um OCAP foi desenvolvido para dada um dos principais cenários de produção. OCAP 1 Produção Abaixo das t/h (em horários de produção normal)

25 OCAP 2 Produção Abaixo de 900 t/h nas trocas de turno OCAP 3 Produção abaixo de t/h no retorno das refeições

26 OCAP 4 Operação com rompedor para quebra de blocos (material grosseiro na alimentação)

27 Os operadores foram treinados para cada mudança realizada e suas responsabilidades na interface com o processo. Uma das ferramentas de gestão desenvolvidas na etapa do MELHORAR tornou-se fundamental para acompanhamento do processo e alinhamento das equipes. A cada hora, os operadores são noticiados quando a produção fica abaixo da meta e a própria tela do sistema solicita o preenchimento de uma ação a ser realizada para recuperação da produção, indicando qual foi o OCAP utilizado na abordagem da solução. Após preenchimento das ações, o sistema envia automaticamente um para todas as partes interessadas, facilitando o acompanhamento e a validação das ações. Essas medidas de controle garantiram a sustentabilidade dos resultados positivos alcançados mesmo após vários meses das implementações das ações. 4. RESULTADOS E DISCUSSÕES Com a implementação das ações na etapa do IMPROVE, os primeiros resultados positivos surgiram rapidamente. A colaboração de todos com boas ideias e o engajamento das equipes trouxe confiança para a continuidade do trabalho. Alternativas simples deixaram de ser aleatoriamente exploradas e passaram a fazer parte de um padrão operacional. A taxa média de alimentação passou, em menos de dois meses, de 882 t/h para 1005 t/h, um aumento de 14,2 % (slide 35) e o desvio padrão reduziu em 13,14%. Figura 25 Taxa média de alimentação

28 A perda de produtividade no horário de retorno do almoço foi de 36,58% para 9,69% (slide 37) e nos horários de troca de turno as reduções foram entre 3% e 8% (slide 38). Figura 26 Diminuição de perda de produtividade no retorno de almoço

29 Figura 27 Diminuição de perda de produtividade nas trocas de turno

30 Alguns recordes históricos de produção diária foram superados em sequência. Constatou-se que o tempo de formação das pilhas foi reduzido gerando um intervalo semanal de estoque completo necessário para a realização da manutenção preventiva. Comparando com o mesmo período do ano de 2014, houve um aumento de 76% nas horas de estoque completo (slide 54) após a implementação das ações em Outro resultado obtido diretamente da disponibilidade da planta para realização das manutenções semanais foi a redução na quantidade das manutenções corretivas, onde constatou-se uma redução de 24% (slide 54). Figura 28 Resultados Devido ao maior aproveitamento da capacidade do britador (ainda existe margem para melhorias), o consumo de energia na britagem foi reduzido em 5%, demonstrando o aumento da eficiência do processo. A formação das cabeças de pilha foi reduzida em 36% no último semestre de 2015, impactando diretamente no aumento de produção das usinas, registrado no ano por meio das 80t/h em média que deixaram de ser reduzidas da alimentação quando se retomava as cabeças de pilha. Quando analisados através de ferramentas estatísticas como o Capability Test, observa-se que com o trabalho houve uma redução de 31% dos resultados de produção horária fora da especificação e a curva de distribuição indica que a capacidade do processo foi melhorada. Figura 29 Resultados de produção

31 5. CONCLUSÕES O conjunto de ferramentas utilizadas através da metodologia Lean Six Sigma mostrou-se valioso desde a compreensão de um problema até a busca e implementação de soluções. O projeto desenvolvido foi pioneiro na área de mina e britagem, tendo seus resultados difundidos para outras áreas da empresa. A consistência do trabalho e a gestão/controle dos resultados foram determinantes para a difusão da cultura de melhoria contínua. Por meio de algumas melhorias implantadas e oportunidades identificadas no trabalho, o escopo de contratação de serviços de carregamento e transporte foi reestruturado para o ano de A cultura de melhoria continua passou a fazer parte da rotina diária e um novo aumento na taxa de produtividade mina britagem está sendo avaliado para o ano de 2016.

32 REFERÊNCIAS George, Michael L., The Lean Six Sigma Pocket Toolbook. Kume, H., Métodos Estatísticos Para Melhoria da Qualidade; tradução de Miyake, D. I. revisão técnica de Ramos, W. 11ª Ed. São Paulo, Editora Gente. Bass, I., Lean Six Sigma Using Sigma XL and Minitab. A Anglo American A Anglo American é uma empresa global e diversificada de mineração que fornece as matérias-primas essenciais para o desenvolvimento econômico e a vida moderna. Nossas pessoas estão no centro do nosso negócio. São as nossas equipes que usam as tecnologias mais avançadas para encontrar novos recursos, planejar e desenvolver novas minas, minerar, processar, transportar e comercializar nossos produtos de produtos a granel e metais básicos a metais preciosos e diamantes (por meio da De Beers) - para nossos clientes em todo o mundo. Nosso portfólio diversificado de produtos abrange todo o ciclo de desenvolvimento econômico e, como uma mineradora responsável, nós somos os guardiões de recursos preciosos. Trabalhamos em conjunto com os nossos principais parceiros e partes interessadas para transmitir o valor de longo prazo que esses recursos representam para os nossos acionistas, mas também para as comunidades e os países onde operamos - a criação de valor sustentável e fazer a diferença. Nossas operações de mineração, projetos de expansão e nossas atividades de exploração e comercialização estão presentes no sul da África, América do Sul, Austrália, América do Norte, Ásia e Europa. A empresa atua no Brasil desde 1973 e hoje está presente no País com quatro produtos: minério de ferro, com o Minas-Rio, um dos maiores empreendimentos de exploração de minério de ferro em operação no mundo; níquel, com operações nos municípios de Barro Alto e Niquelândia, em Goiás; e nióbio, presente nos municípios de Catalão e Ouvidor, em Goiás e fosfato, com operações nos municípios de Ouvidor (GO), Catalão (GO) e Cubatão (SP). Mais informações sobre a empresa estão disponíveis no site

33 Autores Paulo André Andrade Martins Engenheiro de Minas de Fosfatos Ouvidor. Graduado em Engenharia de Minas pela Universidade Federal de Pernambuco, com especialização em Beneficiamento Mineral pela Universidade Federal de Goiás. Em 2014 obteve a certificação Green Belt pelo Setec Consulting Group e em 2015 participou da turma de Green Belts da Anglo American NNP. Entrou na companhia em 2011 como trainee e atualmente atua na área de operação de mina e britagem. Hugo Cliger Santos Nadler Gerente de Produção e Manutenção de Fosfatos Ouvidor. Graduado em Engenharia de Minas pela Universidade Federal de Campina Grande, com pósgraduação e Mestrado em Economia Mineral pela Universidad de Chile/Curtin University. Possui também MBA em Negócios pela Fundação Getúlio Vargas. Sua experiência profissional inclui passagens pela Vale, nos negócios de Minério de Ferro e Manganês, e pela NRN Detonações e Terraplanagem. Entrou na companhia como Engenheiro de Minas Trainee, assumiu funções de Coordenação e atualmente é Gerente de Produção e Manutenção de Fosfatos Ouvidor.

34 Vanessa Mendes da Silva Consultora nas áreas de Mina e Beneficiamento. Graduada em Engenharia de Minas pela Universidade Federal de Goiás e cursando Especialização em Tratamento de Minério pela Universidade Federal de Goiás. Desde Junho 2015 é prestadora de serviço em engenharia de minas ao Departamento de Produção de Minério, na Anglo American Fosfatos Brasil. Edimar Teixeira Vieira Engenheiro de Minas da área de Planejamento de Mina. Graduado em Engenharia de Minas pela Universidade Federal de Minas Gerais. Danilo Fernandes da Silva Engenheiro de Minas Graduado pela Universidade Federal de Goiás. Aline de Souza Alvarenga Engenheira de Minas Graduada pela Universidade Federal de Goiás.