Módulo 8 Manutenção e fiabilidade

Gestão das Operações Módulo 8 Manutenção e fiabilidade 8-1

Sumário 1. A importância estratégica da manutenção e da fiabilidade dos equipamentos 1. Exemplo da NASA 2. Elementos-chave e benefícios de uma boa estratégia de manutenção 2. Conceitos base para a gestão da manutenção 1. Parâmetros fundamentais 2. Tipos de manutenção 3. O custo total da manutenção 3. Organização e subcontratação da manutenção 4. O TPM Manutenção Produtiva Total 8-2

Objectivos deste Módulo Na conclusão deste módulo pretende-se que os alunos sejam capazes de: Identificar ou definir: Manutenção e seus objectivos Tempo médio entre avarias (MTBF) Redundância Manutenção preventiva Manutenção curativa Mortalidade infantil dos equipamentos Descrever ou explicar: Como medir a fiabilidade de um sistema Como melhorar a manutenção dos equipamentos Como avaliar o desempenho da função Manutenção 8-3

Sumário 1. A importância estratégica da manutenção e da fiabilidade dos equipamentos 1. Exemplo da NASA 2. Elementos-chave e benefícios de uma boa estratégia de manutenção 2. Conceitos base para a gestão da manutenção 1. Parâmetros fundamentais 2. Tipos de manutenção 3. O custo total da manutenção 3. Organização e subcontratação da manutenção 4. O TPM Manutenção Produtiva Total 8-4

Exemplo da NASA - manutenção de veículos espaciais Nave Columbia 86,000,000 milhas percorridas 3 motores com a dimensão de um VW Utilização prevista em mais algumas largas dezenas de viagens Amplitude da manutenção da Columbia 600 trabalhos de manutenção gerados por computador, cada um com centenas de tarefas Revisão geral (Turnaround) de 3 meses entre voos Execução por uma equipa com mais de 100 pessoas 8-5

Gestão da Manutenção Abrange todas as actividades necessárias para manter um sistema ou equipamento operacional Tem como objectivo manter a operacionalidade do sistema ou equipamento e minimizar os respectivos custos totais (manutenção e operação do equipamento) 1995 Corel Corp. 8-6

A importância estratégica da Manutenção A Manutenção pode ter um impacto significativo numa empresa a vários níveis operação reputação rentabilidade clientes produto colaboradores resultados 8-7

Elementos-chave de uma boa estratégia de Manutenção Envolvimento dos colaboradores Procedimentos de manutenção Desempenho da Manutenção 1995 Corel Corp. 1995 Corel Corp. 8-8

Envolvimento dos trabalhadores Partilha de informação Formação nas técnicas de manutenção Sistema de incentivos Delegação de responsabilidades 8-9

Procedimentos de manutenção Limpeza e lubrificação Monitorização e afinações Pequenas reparações Registos actualizados do comportamento dos equipamentos 8-10

Benefícios de uma boa estratégia de Manutenção Custos operacionais mais baixos Estabilidade e qualidade da produção Maior produtividade Maior disponibilidade dos equipamentos (mais capacidade) Stocks mais reduzidos de peças de reserva Reputação de qualidade Contribui para o processo de melhoria contínua 8-11

Tácticas para garantir a Manutenção e a Fiabilidade Manutenção Implementar modelos de manutenção preventiva e condicionada Dispor de capacidades próprias de intervenção Fiabilidade Melhorar o desempenho dos componentes individuais Criar redundâncias 8-12

Sumário 1. A importância estratégica da manutenção e da fiabilidade dos equipamentos 1. Exemplo da NASA 2. Elementos-chave e benefícios de uma boa estratégia de manutenção 2. Conceitos base para a gestão da manutenção 1. Parâmetros fundamentais 2. Tipos de manutenção 3. O custo total da manutenção 3. Organização e subcontratação da manutenção 4. O TPM Manutenção Produtiva Total 8-13

1 - Parâmetros fundamentais para avaliação do desempenho da Manutenção Fiabilidade Probabilidade de que uma peça ou órgão de um equipamento funcionará sem avarias durante um determinado período de tempo nas condições definidas Taxa (ou frequência) de avarias Percentagem de falhas no total de componentes testados ou o número de avarias num determinado período de tempo Intervalo médio entre avarias (ou MTBF - Mean Time Between Failures) Intervalo médio de tempo entre avarias de uma peça ou órgão de um equipamento que é reparável É o inverso da Taxa de Avarias 8-14

Fiabilidade de um sistema com vários componentes em série R = R 1 * R 2 * R 3 *... R 1 fiabilidade do componente 1 R 2 fiabilidade do componente 2 8-15

Fiabilidade de um sistema com diversos componentes em série 100 80 n=10 n=1 Fiabilidade do sistema (%) 60 40 20 n=400 n=300 n=100 n=50 n=200 0100 99 98 97 96 Fiabilidade média de cada componente (%) 8-16

Taxa de avarias (%) e MTBF Número de falhas TA(%) = x 100% Número de unidades testadas TA(n) = MTBF = Número de avarias Tempo de operação 1 TA(n) 8-17

Exercício cálculo da taxa de avarias e do MTBF 20 unidades de ar condicionado projectadas para serem utilizadas pelos astronautas da NASA nos veículos espaciais foram testados pela NASA. 2 dos sistemas falharam durante os testes um ao fim de 200 horas e o outro ao fim de 600 horas. Calcular: A taxa de avarias em % A taxa de avarias em número por período de tempo O MTBF 8-18

Exercício cálculo da taxa de avarias e do MTBF (cont.) Número de falhas 2 TA(%) = * 100% = * 100% = 10% Número de unidades testadas 20 Número de avarias TA(n) = Tempo de operação Tempo total = (1000 h)(20 unidades) = 20.000 unidades.h Tempo não operacional = (800 h 1ª unid.) + (400 h 2ª unid.) = 1200 unidades.h Tempo de operação = 20000 1200 = 18800 unidades.h Número de avarias 2 TA(n) = = = 0.000106 avarias/(unid.h) Tempo de operação 18800 8-19

Exercício cálculo da taxa de avarias e do MTBF (cont.) 1 1 MTBF = = = 9.434 h TA(n) 0.000106 Considerando que uma viagem típica do space shuttle dura 60 dias, o interesse da NASA é calcular qual será a taxa de avarias esperada por viagem: TA viagem = (avarias/unid.h)(24h/dia)(60 dias/viagem) = (0.000106)(24)(60) = 0.152 avarias/viagem 8-20

Evolução da taxa de avarias ao longo da vida do equipamento visão clássica Avarias normais Avarias por desgaste excessivo Taxa de avarias Mortalidade infantil ou utilização incorrecta Tempo de vida útil 8-21

Novos conceitos sobre o padrão de ocorrência de avarias Padrões típicos de falhas ao longo do tempo % do total de avarias 11% 4% 2% Padrões de avarias originalmente identificados num estudo realizado na aviação comercial em 1978, posteriormente confirmados em 27 indústrias diferentes. 5% 7% 89% das falhas não têm uma relação directa com a idade do equipamento. 89% 14% 68% Tempo Fonte: Moubray, Reliability Centred Maintenance As técnicas modernas de monitorização de condições permitem a detecção precisa e atempada de potenciais falhas e intervenções mais rápidas e eficazes. 8-22

Criar redundâncias como forma de aumentar a fiabilidade dos sistemas Redundância utilização de componentes ou equipamentos em paralelo ( back-up ) de forma a aumentar a fiabilidade dos sistemas Probabilidade de funcionam. do 1º componente + Probabilidade de funcionam. do 2º componente Probabilidade do * 2º componente = P(S) ser necessário Qual a fiabilidade do conjunto de dois componentes em paralelo, cada um com uma fiabilidade de 80%? P(S) = 0.8 + (0.8x0.2) = 0.96 8-23

Exemplo a importância da redundância na fiabilidade dos jactos F-14 Embora sejam comuns as falhas de software ou os bloqueios nos PCs, existem sistemas de computadores que operam sem falhas: - jactos de caça, centrais nucleares, space shuttle Estes sistemas são extraordinariamente fiáveis, embora dependam fortemente de programas de computador essencialmente devido às redundâncias. A redução brusca de velocidade dos F-14 na aterragem é conseguida pela alteração da geometria das asas, sendo os cálculos para a determinação da posição correcta das asas à medida que a velocidade varia realizados por processadores dedicados. Apenas 10% do software existente num F-14 é usado para funções de voo; 40% é usado para testes automáticos e verificações e os restantes 50% são redundantes! 8-24

2 Principais tipos de Manutenção Curativa Operações de manutenção realizadas quando um equipamento ou componente se avaria e deve ser reparado com prioridade Preventiva Metodologia de manutenção baseada num plano de rotinas periódicas de inspecção e revisão dos equipamentos com o objectivo de evitar as avarias Condicionada (ou Preditiva) Realização de inspecções e reparação/substituição de componentes em função dos valores de certas variáveis de monitorização da condição dos equipamentos 8-25

MTBF e Manutenção Preventiva Frequência de ocorrência de cada MTBF A manutenção preventiva é mais adequada aos equipamentos que têm um pequeno desvio padrão do MTBF MTBF 8-26

3 - Os custos de manutenção visão tradicional Custo Custo Total - a partir do ponto óptimo, a redução no custo das avarias é inferior ao aumento no custo da prevenção Custo da Manutenção Preventiva Custo das avarias Óptimo Envolvimento da manutenção 8-27

Os custos de manutenção a visão dos custos totais Custo Custo Total - atinge o mínimo quando o equipamento não se avaria Custo global das avarias Custo da manutenção preventiva Envolvimento da manutenção Óptimo 8-28

Sumário 1. A importância estratégica da manutenção e da fiabilidade dos equipamentos 1. Exemplo da NASA 2. Elementos-chave e benefícios de uma boa estratégia de manutenção 2. Conceitos base para a gestão da manutenção 1. Parâmetros fundamentais 2. Tipos de manutenção 3. O custo total da manutenção 3. Organização e subcontratação da manutenção 4. O TPM Manutenção Produtiva Total 8-29

Decisões-chave na Manutenção Qual o volume de Manutenção Preventiva e Curativa? Quem executa as tarefas de Manutenção? Centralizada, descentralizada, operadores da produção, etc. Equipas próprias ou subcontratadas? Reparar ou substituir? Nível de substituição? Individual ou colectivo 8-30

Formas de organização da função Manutenção Departamento de Manutenção centralizado Realiza todas as actividades de manutenção (preventiva e curativa) Departamento de Manutenção descentralizado Vantajoso se quando são usados equipamentos diferentes em diferentes áreas da empresa Manutenção sub-contratada Utilizada nos casos em que há poucos equipamentos ou se requer um elevado nível de especialização Tarefas de manutenção realizadas pelos operadores dos equipamentos 8-31

Competências a assegurar na capacidade própria de manutenção Pessoal especializado e bem treinado Recursos adequados Capacidade de planeamento de uma reparação e de definição de prioridades Capacidade de planear as necessidades de materiais Capacidade para analisar e identificar as causas das avarias Capacidade para desenvolver formas de aumentar o MTBF 8-32

Compete ao Director de Operações decidir como a Manutenção deve ser efectuada Operador Departam. de Manutenção Contratos com fornecedores Subcontratação total Custos de manutenção preventiva mais baixos e maior rapidez de execução Aumento do nível de especialização 8-33

Os operadores da Produção como donos dos equipamentos Manutenção preventiva realizada pelos operadores dos equipamentos A condição dos equipamentos é da sua responsabilidade Conhecem bem os equipamentos Aumenta o sentimento de responsabilidade do operador Reduz os tempos de paragem por avarias e manutenção preventiva O Departamento de Manutenção serve de apoio Trata dos problemas não rotineiros Dá formação nas técnicas de intervenção nos equipamentos Tem responsabilidades sobre toda a fábrica 8-34

Sistema informático de apoio à gestão da manutenção 8-35

Métodos auxiliares para apoio na definição das políticas de manutenção Simulação avaliação do impacto de diferentes políticas de manutenção. Por exemplo: Aumentar os efectivos de manutenção de forma a reduzir os custos de paragem Simular o custo de substituição de componentes que ainda não avariaram de modo a evitar avarias no futuro Modelos físicos para definir as necessidades de manutenção (vibrações no corpo de um avião) Sistemas de apoio à decisão sistemas que apoiam no diagnóstico das avarias e na definição das necessidades de reparação. Por exemplo: A GE usa o sistema proprietário DELTA que ajuda a detectar problemas através de um conjunto de perguntas detalhadas A DuPont usa sistemas semelhantes para monitorar o estado de alguns equipamentos e para a formação dos operadores de manutenção 8-36

Contratação da Manutenção Preventiva como avaliar o seu interesse 1. Calcular o número esperado de avarias no caso de não haver contrato de serviço 2. Estimar o custo médio de cada avaria sem contrato de manutenção preventiva 3. Calcular o custo da manutenção preventiva 4. Comparar as duas opções e seleccionar a mais vantajosa 8-37

Exercício - Contratação da Manutenção Preventiva A empresa XYZ, Lda. efectua serviços de processamento de salários, utilizando impressoras de alta velocidade para imprimir os recibos de vencimentos e outros relatórios. Nos últimos 20 meses as impressoras tiveram diversos problemas, avariando-se com a frequência indicada na seguinte tabela: Nº de avarias Meses em que ocorreram avarias 0 2 1 8 2 6 3 4 O custo de cada avaria está estimado em 300 Euros (tempo e reparação). Em alternativa a empresa pode efectuar um contrato de manutenção preventiva a um custo de 150 Euros/mês, esperando neste caso apenas 1 avaria/mês, em média. Deve ou não contratar a manutenção preventiva das impressoras? 8-38

Exercício - Contratação da Manutenção Preventiva (cont.) 1. Número esperado de avarias Número esperado de avarias Número de = avarias x Frequência correspondente = (0)(2/20) + (1)(8/20) + (2)(6/20) + (3)(4/20) = 1.6 avarias/mês 2. Custo esperado das avarias = 1.6 avarias/mês x 300 = 480 Euros/mês 3. Custo da manutenção preventiva Custo da manut. Custo esperado = + Custo do preventiva das avarias com contrato contrato = 1 avaria/mês x 300 + 150 = 450 Euros/mês 4. O contrato de manutenção interessa à firma porque é menos dispendioso (450 Euros/mês face a 480 Euros/mês sem contrato) 8-39

Sumário 1. A importância estratégica da manutenção e da fiabilidade dos equipamentos 1. Exemplo da NASA 2. Elementos-chave e benefícios de uma boa estratégia de manutenção 2. Conceitos base para a gestão da manutenção 1. Parâmetros fundamentais 2. Tipos de manutenção 3. O custo total da manutenção 3. Organização e subcontratação da manutenção 4. O TPM Manutenção Produtiva Total 8-40

TPM Manutenção Produtiva Total (Total Productive Maintenance) Conceito decorrente das práticas de TQM, que procura reduzir a variabilidade na manutenção através do envolvimento dos trabalhadores e de bons registos e planeamento da manutenção. O TPM contribui significativamente para a fiabilidade através de: Maior utilização das capacidades instaladas Maior facilidade de planeamento e de cumprimento de prazos da produção Menos stocks Qualidade mais uniforme 8-41

Requisitos do TPM Manutenção Produtiva Total O TPM requer adicionalmente: Projectar os equipamentos tendo em vista a sua manutibilidade (fiabilidade e facilidade de manutenção) Ter em atenção o custo total dos equipamentos ao adquirilos, de forma a ter em conta o respectivo custo de manutenção ao longo da sua vida útil Desenvolver planos de manutenção preventiva que integrem as melhores práticas - dos operadores, do departamento de manutenção e dos fornecedores Treinar os operadores dos equipamentos não só para operarem, mas também para manterem os seus equipamentos 8-42