Aplicação de FMEA para Revisão da Estratégia de Manutenção dos Tornos de Rodeiros 165CNC Renato David 1, Allan James Ferreira Maciel 2 *, Jediel Grangeiro 3, Josenilson Rocha 4 1,2,3,4 Planejamento e recursos de material rodante EFC Vale S.A. Avenida dos Portugueses, S/N, Anjo da Guarda C.E.P.: 65085-581 São Luís, Maranhão. e-mail: renato.david@vale.com, allan.maciel@vale.com, jediel.grangeiro@vale.com, Josenilson.rocha@vale.com Resumo O presente artigo aborda a aplicação da FMEA de forma qualitativa para a revisão da estratégia de manutenção de tornos ferroviários modelo 165 CNC, utilizados para a usinagem de rodeiros de ativos rodantes da Estrada de Ferro Carajás EFC.. Palavras-Chaves: FMEA, Tornos, Estratégia, Manutenção 1. INTRODUÇÃO As empresas tem buscado cada vez mais o aumento da produtividade dos seus processos para serem mais competitivas no mercado, de modo a produzir mais, melhor e a menores custos. Desse modo, o funcionamento adequado dos equipamentos e instalações de produção é cada vez mais um fator crucial para a qualidade dos produtos. Para atender a essa demanda conjunta por quantidade e qualidade na produção, as empresas necessitam de equipamentos compatíveis com os padrões de utilização do negócio, alinhando os custos de operação e manutenção de forma sustentável. Nesse sentido, a manutenção dos equipamentos desempenha um papel fundamental para garantia da qualidade e produtividade, uma vez que as falhas podem gerar perdas significativas de produção e afetam a qualidade do produto em várias dimensões [1]. Para que os equipamentos sejam mantidos em condições de exercer a função a que foram projetados é fundamental que seja seguida uma estratégia de manutenção adequada às especificações técnicas e ao regime de operação designado pela empresa. A estratégia de manutenção dos equipamentos industriais da EFC é elaborada por meio do trabalho conjunto entre a engenharia e equipe da manutenção, considerando como base a criticidade dos ativos para o processo, os manuais dos fabricantes e o know-how das equipes de campo [2]. Dentro do parque de ativos industriais da EFC estão os tornos de rodeiros ferroviários modelo 165CNC, de fabricação alemã, que são equipamentos destinados à usinagem de rodeiros de vagões, locomotivas e máquinas de via. Atualmente na Oficina Central da EFC, em de São Luís-MA, existem 2 ativos desse modelo em operação e está prevista a instalação de mais 4 tornos na Central de Manutenção de Rodeiros (CMR) para atender ao aumento da demanda de manutenção de ativos rodantes. A instalação desses ativos representou um avanço significativo em termos de capacidade de usinagem e tecnoligia em relação ao parque de ativos existente até o momento. 2. A ESTRATÈGIA DE MANUTENÇÃO ANTERIOR
Como primeiro passo para definição da estratégia a ser seguida, foi estalelecida a criticidade do equipamento para o processo considerando aspectos de qualidade, atendimento, custos, complexidade tecnológica, Saúde, Segurança e Meio Ambiente [2]. Essa definição é um trabalho realizado pelas várias áreas de interface que atuam sobre cada aspecto da criticidade. A classificação do ativo define as diretrizes básicas para sua estratégia de manutenção. Os ativos de criticidade 1, a exemplo dos tornos 165CNC, tem como característica a necessidade de operar a plena capacidade e máximo desempenho (Confiabilidade e Disponibilidade). Além das características citadas anteriormente, somente nos equipamentos de Criticidade 1 são realizadas inspeções preditivas sistemáticas. Os métodos de manutenção englobam corretivas programadas, corretivas não programadas, Inspeções preditivas, Inspeções de Integridade estrutural e monitoramento de condição, quando aplicável. A estratégia de manutenção dos tornos 165CNC foi definida inicialmente de acordo com a periodicidade apresentada na tabela 1. Tabela 1. Estratégia de manutenção inicial Estratégia Inspeção Manutenção Preventiva Periodicidade Mensal Semanal Mensal Semestral Anual A estratégia inicial contemplava planos de manutenção preventiva e inspeção mensais, além dos demais planos cuja frequência máxima era de 1 ano. Os planos de manutenção referentes a cada periodicidade foram elaborados de modo que o plano maior contivesse sempre as atividades dos planos anteriores. Dessa forma, ao longo de 1 ano seriam realizadas em torno de 52 intervenções de manutenção, sendo 40 planos semanais, 10 planos mensais, 1 plano semestral e 1 plano anual, repetindo-se o cliclo a cada ano. As atividades dos planos de manutenção da estratégia inicial são caracterizadas de acordo com a tabela 2. Tabela 2. Característica dos planos de manutenção da estratégia inicial Tipo de Tareda Quantidade Percentual Inspeção 52 55,3% Troca 13 13,8% Limpeza 11 11,7% Lubrificação 11 11,7% Reaperto 7 7,4% Observa-se que as tarefas de inspeção correspondem a mais da metade do total de tarefas do plano de manutenção dos tornos 165CNC. A tabela 3 ilustra o reflexo dessas taferas em relação ao total de homem-hora necessários para execução dos planos. As tarefas de troca, apesar de corresponderam a apenas 13,8% do total de tarefas, representam 31,5% da mão-de-obra necessária para execução dos planos. Tabela 3. Quandidade de homem-hora necessários por tipo de tarefa Tipo de Tareda Homem-Hora Percentual Inspeção 2100 41,3% Troca 1600 31,5% Reaperto 550 10,8% Limpeza 520 10,2% Lubrificação 310 6,1% Apesar da estratégia inicial estar desenhada aos moldes da manutenção entendida atualmente como ideal, focada principalmente em tarefas de inspeção, o resultado de sua aplicação ao longo dos anos não refletiu a realidade esperada para o negócio. Apesar da aplicação dos planos de manutenção de acordo com a estratégia inicialmente definida, ocorreram falhas nos tornos 165CNC ao longo do tempo, causando impacto significativo nos processos de operação e manutenção devido ao elevado número de horas despendidas em manutenções não planejadas. As figuras 1 e 2 ilustram os percentuais das horas de manutenção em relação a cada tipo de atividade realizada no período de janeiro a junho de 2015, para so dois tornos atualmente em operação.
13,5; 1% 108,6; 13% 306,1; 36% Apropriação de Mão-de-Obra (Torno 1-2015) 9,2; 1% 6,0; 1% 404,4; 48% Preventiva Corretiva Emergencial Corretiva Programada Reparo e Reforma Melhoria Serviços de Apoio Figura 1. Apropriação de Mão-de-Obra (torno 1) 67,5; 9% 99,5; 14% Apropriação de Mão-de-Obra (Torno 2-2015) 45,7; 6% 183,3; 26% 318,8; 45% Preventiva Corretiva Emergencial Melhoria Reparo e Reforma Corretiva Programada Figura 2. Apropriação de Mão-de-Obra (Torno 2) Verifica-se em ambos os casos um percentual maior que 20% de mão-de-obra apropriada em manutenções corretivas emergenciais para os tornos 165CNC (36% para o torno 1 e 26% para o torno 2). Apesar da estratégia contemplar em sua grande parte tarefas de inspeção, observa-se também um baixo percentual de atividades corretivas programadas (13% torno 1 e 6% torno 2), as quais teoricamente deveriam surgir das atividades de inspeção dos planos. A título de comparação, vale ressaltar que o torno 1 foi instalado no ano de 2010 e o torno 2 no ano de 2012. A estratégia de manutenção inicial sofreu alterações pontuais em virtude da retroalimentação proveniente da análise das falhas ocorridas durante o período de operação dos ativos, fazendo com que novos itens fossem inseridos na estratégia. 3. REVISÃO DA ESTRATÉGIA DE MANUTENÇÃO PELA FMEA disso, é uma forma de documentar o estudo de modo a servir como referência para revisões e trabalhos futuros. Embora a literatura dê enfoque principal na utilização da FMEA para produtos ou processos antes da ocorrência dos eventos indesejados, o valor agregado pela utilização da ferramenta em produtos ou processos em operação continua sendo alto, pois a FMEA é uma forma de sistematizar o diagnóstico desses ativos ou processos. Para elaboração da FMEA deve ser reunida uma equipe multidisciplinar. Importante ressaltar também que os estudos de FMEA tem natureza cíclica, por meio do acompanhamento da efetividade das ações propostas e avaliação do comportamento do objeto de estudo ao longo do tempo. Para aplicação aos tornos 165CNC foi utilizada a FMEA de projeto apresentada na literatura especializada. 4. APLICAÇÃO DA FMEA PARA OS TORNOS 165CNC O trabalho de aplicação da FMEA iniciou-se com a montagem da equipe multidisciplinar. Tal equipe foi constituída por representantes da engenharia (assistência técnica), técnicos e engenheiros da confiabilidade, técnicos da manutenção e da operação dos tornos 165CNC. Antes do início do trabalho, foi necessário um alinhamento inicial sobre a necessidade do trabalho e os conceitos básicos da FMEA, pois nem todos os integrantes da equipe haviam sido treinados formalmente. Após a formação e alinhamento da equipe, foi feita a árvore de localizações do ativo a ser avaliado, dividindo-o em conjuntos para posterior análise dos itens e respectivas funções. Na figura 3 é mostrada a foto do ativo em estudo. Na tabela 4 são mostradas as divisões da árvore de localizações para detalhamento dos itens. A FMEA é uma técnica de análise utilizada em estudos de confiabilidade que tem como objetivos avaliar as falhas potenciais que podem surgir em um produto ou processo e identificar as ações para eliminar ou reduzir as chances de ocorrência dessas falhas. Além
Figura 3. Torno Ferroviário modelo 165CNC Tabela 4. Árvore de Localizações e Quantidade de Itens Conjuntos Quantidade de Itens Cabeçote 33 Painel Elétrico 20 Unidade Hidráulica 15 Sistema de Medição 12 Elevador de Rodeiros 10 Estrutura 7 Expulsador de Rodeiros 6 Suporte 6 Transportador de Cavacos 5 Aspirador de Pó 4 Carros 4 Painel de Operação 3 Triturador 3 TOTAL 128 Com a árvore de localizações, foi iniciada o detalhamento dos itens que compõe cada conjunto. O detalhamento dos conjuntos levou a um total de 128 itens, para os quais foram mapeados em seguida a função, os modos de falha, as causas dos modos de falha e os respectivos efeitos para o sistema. Os modos de falha potenciais foram definidos pela experiência da equipe por meio de um ambiente de brainstorming. Foram considerados o histórico das falhas e o conhecimento técnico da equipe em relação a itens similares. As causas dos modos de falha são os deficiências de projeto e mecanismos pelos quais as falhas dos itens são originadas. A etapa de identificação das causas é essencial para que futuramente sejam definidas ações bem direcionadas para melhoria do equipamento ou projeto. Os efeitos são as consequências dos modos de falha percebidos pelo usuário final [3]. A definição dos efeitos é uma das etapas necessárias para que os modos de falha sejam corretamente classificados quanto a sua severidade. Após essa avaliação, foram mapeados 235 modos de falha. A avaliação dos modos de falha foi baseada nos critérios de severidade, ocorrência e detecção, obedecendo a uma escala de 0 a 10. Na tabela 5 são apresentados os conceitos de cada critério utilizado na análise. Tabela 5. Critérios para avaliação dos modos de falha Critério Severidade (S) Ocorrência (O) Detecção (D) Definição Determinada pelas consequências da falha, caso ocorra. Probabilidade ou frequência de ocorrência da falha. Probabilidade da falha ser detectada antes que seu efeito ocorra. Com a definição das pontuações para cada fator, obteve-se o RPN (Risk Priority Number - número de prioridade de risco) por meio do produto dos 3 fatores (equação 1). RPN S O D (1) Importante ressaltar que para cada item foram avaliados os controles de prevenção e detecção existentes na estratégia de manutenção em vigor, de modo a auxiliar na definição das escalas para o RPN e também para a decisão quanto a eliminar, manter, melhorar ou propor nova ação adicional para tratamento do modo de falha. Com os valores do RPN definidos, foram priorizados os itens com RPM acima de 100. Após priorização foram recomendadas 65 novas ações de manutenção, além de manter as tarefas já existentes de maior relevância. Entre as ações recomendadas 43 foram para itens que estavam descobertos pela estratégia anterior, ou seja, não possuíam controles de prevenção ou detecção. Com tais recomendações o percentual de tarefas de inspeção passou a ser de 63% em relação ao
total de tarefas propostas. A estrutura final da estratégia de manutenção proposta está apresentada na tabela 6. Tabela 6. Estrutura da estratégia de manutenção proposta Tipo de Tarefa Quantidade Percentual Inspeção 62 62,6% Troca 14 76,8% Limpeza 9 85,9% Lubrificação 7 92,9% Reforma 3 96,0% Preditiva 2 98,0% Reaperto 2 100,0% Outro resultado do estudo foi a alteração da periodicidade das intervenções, que passou a contemplar também tarefas no período de 3 e 5 anos que antes não eram abordadas na estratégia de manutenção do ativo. A aplicação da FMEA para revisão de estratégia de manutenção de um equipamento de alta complexidade já em operação, representa um desafio para as equipes envolvidas quanto ao foco do trabalho e atendimento aos prazos estabelecidos pelo negócio para desenvolvimento do estudo. Entre as lições tiradas dessa experiência, podem ser destacadas: A importância da análise estruturada para elaboração ou revisão da estratégia de manutenção de equipamentos; O trabalho de análise pela priorização de módulos pode tornar-se mais efetivo que a análise total de equipamentos complexos; As etapas de classificação dos modos de falha quando avaliadas em conjunto por meio de brainstorming pode tornar-se demorada e comprometer o prazo dos estudos; Uma vez elaborada a análise pela metodologia da FMEA, o estudo desenvolvido pode ser utilizado como guia para as análises das falhas que acontecem, retroalimentando o estudo ou verificando a eficácia das ações propostas; Os critérios de priorização dos modos de falha devem ser bem esclarecidos aos membros da equipe antes do início das classificações, evitando-se a distorção do RPN por critérios divergentes; Os manuais dos fabricantes podem ser utilizados como ponto de partida para elaboração da estratégia de manutenção, porém utilização do conhecimento técnico da equipe de manutenção juntamente com uma metodoligia de análise bem estruturada são fundamentais para a elaboração de planos de manutenção mais consistentes. Ao avaliar as recomendações de manutenção do fabricante, deve-se sempre atentar para o ambiente de operação para o qual o ativo foi projetado e o regime de operação proposto. A utilização de ferramentas de análise bem estruturadas como a FMEA auxilia nessa análise ao considerar funções dos itens, modos de falha, causa e efeito, priorizando os modos de falha de acordo com sua severidade, ocorrência e detecção. Com a utilização da metodologia da FMEA aliada ao conhecimento da equipe em relação ao ativo, as tarefas de manutenção foram distribuídas de forma a buscar a redução do tempo despendido em intervenções não planejadas, na medida em que mais itens terão suas condições avaliadas para que sejam manutenidos no momento mais oportuno para alocação de recursos e atendimento aos clientes. 5. PRÓXIMAS ETAPAS Para atendimento e solução efetiva do problema inicialmente estabelecido (baixa eficiência na execução da estratégia de manutenção anterior), após a realização da FMEA serão necessárias outras etapas para que os planos sejam postos em prática pelas equipes de manutenção. Inicialmente será elaborado o Procedimento de Manutenção (PRO) juntamente com as equipes de execução. Essa etapa caracteriza o como fazer cada tarefa proposta. Como resultado adicional está a retroalimentação da estratégia por meio das observações registradas por aqueles que serão responsáveis por colocá-la em prática. Após a elaboração do procedimento, os planos de manutenção serão cadastrados no sistema
informatizado (SAP) para que sejam emitidas ordens de manutenção sistemáticas para cada atividade de acordo com a periodicidade estabelecida. Após implementação das ações citadas, caberá à equipe da confiabilidade de equipamentos industriais a retroalimentação do estudo mediante a análise dos eventos que ocorrerem durante a operação dos tornos 165CNC. 6. AGRADECIMENTOS Para realização desse trabalho foi fundamental o suporte dado pela supervisões de planejamento, confiabilidade, assistência técnica, execução da manutenção e operação dos equipamentos industriais da EFC. A participação dedicada dos engenheiros Keiji Kanno e Alzira Silva, assim como a equipe técnica representada por Josenilson Rocha, Antônio Peres e Misael Nogueira foi de suma importância para que o foco e o direcionamento do trabalho fosse mantido, chegando-se ao resultado inicial esperado pela Gerência. 8. REFERÊNCIAS [1] Xenos, Harilaus Georgius d Philippos, Gerenciando a Manutenção Produtiva, Nova Lima: INDG Tecnologia e Serviços Ltds, 2004. Fogliatto, Fávio Sanson, Confiabilidade e Manutenção Industrial, Rio de Janeiro: Elsevier, 2009. [2] VALE 2014, Documento Interno Vale DOCTEC 12495/2014. (Disponível na intranet da Vale) [3] Fogliatto, Fávio Sanson, Confiabilidade e Manutenção Industrial, Rio de Janeiro: Elsevier, 2009.