SIGM - Sistema de Informação e Gestão da Manutenção de Equipamentos Industriais Paulo Fernando Resende Lima (1) Davison Fagundes Portes (2) Jorge Nei Brito (3) Resumo A tendência moderna é que toda empresa esteja interligada e que os dados de uma área sejam facilmente acessados por qualquer outra área. Dentro desta nova tendência, desenvolveu-se o "SIGM - Sistema de Informação e Gestão da Manutenção de Equipamentos Industriais", visando atender, principalmente, às necessidades das pequenas empresas e do ensino da disciplina Manutenção Mecânica. Este sistema é composto dos módulos: Histórico de Falhas, Planos de Manutenção e Dados Técnicos. No módulo Histórico de Falhas, pode-se facilmente visualizar os defeitos que ocorreram no equipamento e, a partir deles, tomar medidas preventivas para que estes problemas não ocorram novamente. Ou ainda, mesmo que estes problemas ocorram, seguir orientações corretas para saná-los. No módulo, Planos de Manutenção, pode-se inserir todas as informações necessárias para a realização correta da manutenção. No módulo Dados Técnicos, pode-se inserir o cadastro técnico de cada equipamento. 1 - Introdução Qualquer equipamento, do mais simples ao mais complexo apresenta, durante seu período de vida útil, problemas inesperados. Eles são causados por defeitos de fabricação, manuseio incorreto e manutenção deficiente. Estes problemas, se não forem sanados no seu início podem ter conseqüências gravíssimas, gerando prejuízos muito além do previsto, Xenos (1998). Este grupo de pesquisa tem desenvolvido estudos visando a melhoria da manutenção de equipamentos rotativos, especialmente os motores elétricos, Baccarini (2001), Brito (1999), Brito (1999 a ), Brito (1999 b ), Brito (2001 a ), Brito (2001 b ), Brito (2001 c ), Brito (2002) Cunha (1991), Filho (2000), Filho (2001) e Júnior (1998). (1) Graduando em Eng a Mecânica pela UFSJ - Universidade Federal de São João del Rei - paulofrlima@yahoo.com.br. (2) Graduando em Eng a Mecânica pela UFSJ - Universidade Federal de São João del Rei - davisonfp@uol.com.br. (3) Sócio da ABRAMAN, Eng. Mecânico pela PUC-MG, Mestre em Eng a Mecânica pela UFU, Doutor em Eng a Mecânica pela UNICAMP, Professor da UFSJ - Universidade Federal de São João del Rei - brito@ufsj.edu.br.
Segundo Palmer (1999), as empresas devem dar ênfase à aplicação de equipamentos industriais que precisem cada vez menos de atenção. Ou seja, afirma que o propósito da manutenção é permitir uma capacidade confiável da planta industrial. A função manutenção, sendo desenvolvida de forma eficaz, contribui para o crescimento da confiabilidade da planta. Isto significa que a planta estará disponível quando demandada, reduzindo os custos totais de produção. Segundo Tenner e De Toro (1997), o desempenho de um processo deve englobar, além da eficácia, a eficiência em promover a mesma e a melhor manutenção, com menor custos. Kardec e Nascif (2001) e Kardec et al. (2002), propõem que a contribuição da manutenção dentro de um sistema produtivo pode ser descrita como a maior disponibilidade confiável da planta industrial ao menor custo. Isto significa que, quanto maior a disponibilidade menor a demanda de serviços. Conseqüentemente, menor será o custo, favorecendo o crescimento da produtividade da função manutenção. Segundo Moubray (1991), Tavares(1999) e Kardec e Nascif (2001), do ponto de vista técnico, a evolução da manutenção pode ser caracterizada em três gerações distintas. A primeira geração, abrange os primórdios da mecanização dos meios de produção até o período que antecede a Segunda Guerra Mundial. Neste período, a demanda não tornava significativos os períodos de indisponibilidade para recuperação das falhas. A manutenção era, basicamente, corretiva. Realizavam-se pequenas ações sistemáticas de conservação, tais como limpeza e lubrificações. Contudo, com o advento da segunda grande guerra iniciou-se uma nova fase na manutenção, influenciada pelo aumento da demanda, é a segunda geração da manutenção. Com a escassez de mão-de-obra industrial, a indústria passou a depender muito mais das máquinas da linha de produção. O tempo de paralisação passou a ser mais considerado, surgindo à necessidade de evitar-se a ocorrência da falha com a introdução da manutenção preventiva. A partir da década de setenta, surgiu a terceira geração da manutenção. Os efeitos das mudanças nos processos industriais foram mais intensos. Nele, registra-se a presença da mecanização crescente. Registra-se também o surgimento da automação advinda do desenvolvimento da micro-informática. Conseqüentemente, as expectativas acerca do desempenho dos equipamentos envolvidos no processo produtivo e os efeitos das falhas na produção, também aumentaram. Os novos parâmetros de estoque reduzidos, com a programação de produção just-in-time, elevaram a um novo patamar os desempenhos nas áreas de confiabilidade e disponibilidade. A ampliação da oferta, aliada à conjuntura econômico-social da atualidade, foi determinante para o desenvolvimento de novas expectativas quanto a qualidade dos produtos, segurança das pessoas, instalações e meio-ambiente. Segurança de pessoas, envolvendo não só os
trabalhadores na linha direta de produção, mas também a sociedade circunvizinha como um todo. A tendência moderna é que toda empresa esteja interligada, e que os dados de uma área sejam facilmente acessados por qualquer outra área. Segundo Kardec e Nascif (2001), a maioria dos dados da organização é de domínio público (dentro da empresa) e está disponível para consulta através da rede de computadores. Em última análise, busca-se desenvolver uma base de dados comum para toda a empresa. Assim, surgiram os sistemas de informação e gestão da manutenção. Neles são registradas todas as informações a respeito de uma determinada máquina durante seu período de vida útil, suas falhas mais comuns, os trabalhos que foram realizados para a solução das mesmas, as datas de paradas e os trabalhos programados. Dentro desta nova tendência desenvolveu-se o SIGM - Sistema de Informação e Gestão da Manutenção. O sistema SIGM é composto dos módulos: Histórico de Falhas, Planos de Manutenção e Dados Técnicos. No módulo Histórico de Falhas, pode-se facilmente visualizar os defeitos que ocorreram no equipamento. A partir destes defeitos, tomar medidas preventivas para que estes problemas não ocorram novamente, ou ainda, mesmo que estes problemas ocorram, seguir orientações para saná-los. No módulo Planos de Manutenção, pode-se inserir todas as informações necessárias para a realização correta da manutenção. No módulo Dados Técnicos, pode-se inserir o cadastro técnico de cada equipamento. No módulo Planos de Manutenção pode-se implementar os procedimentos para execução das manutenções corretiva e preventiva. A manutenção preditiva está relacionada com as técnicas de análise de vibração, análise de corrente e análise de fluxo. 2 - Apresentação do Programa SIGM Na Figura I, tem-se a tela inicial do programa SIGM - Sistema de Informação e Gestão da Manutenção, desenvolvido em linguagem C ++, orientada a objeto. A opção por esta linguagem de programação, deve-se ao fato da mesma permitir uma melhor documentação e maior facilidade para futuras implementações e/ou modificações. A estrutura do programa, tipo árvore, é flexível e contém três níveis hierárquicos: Setor, Estação e Equipamentos. Exemplificando, na Figura II, tem-se para o Setor a identificação STNORTE (Setor Norte), as Estações são CM-1 (Casa de Máquinas 1) e CM-2 (Casa de Máquinas 2) e os Equipamentos são MOT-1 (Motor 1), MOT-2 (Motor 2) e assim sucessivamente. Estes são apenas exemplos, podendo ser inserido qualquer nomenclatura, de acordo com o padrão de cada empresa. Podem ser inseridos todos os equipamentos existentes numa Estação, ou seja, não há limite para inserção de equipamentos. O mesmo é válido para Setor e Estação.
I - Tela inicial do programa SIGM. II - Árvore com níveis hierárquicos. Na Figura III, têm-se as telas de cadastro do Setor e Estação. Nelas é feito o cadastro do nome, da descrição geral e do código identificador do Setor/Estação. O código identificador é o que será visualizado na árvore de equipamentos. Na Figura IV tem-se a tela de cadastro de equipamentos, que é subdividida em dois grupos: Dados Gerais e Dados Técnicos. Dados Gerais: Código Identificador, Equipamento, Patrimônio, Tipo/Modelo, Fabricante, Origem de fabricação, Fornecedor e Origem do fornecedor. Dados Técnicos: Tensão Nominal, Corrente Nominal, Rotação, Potência, Nº de Pólos, Freqüência de Linha e Dados Técnicos Gerais.
III - Telas de Cadastro do Setor e Estação. IV - Tela de Cadastro de Equipamento. 2 - Módulo Dados Técnicos Na Figura V, tem-se a tela do módulo Dados Técnicos. Nela pode-se visualizar os dados relevantes sobre o motor selecionado e sua localização na planta da empresa. A alteração ou exclusão de Setor, Estação ou Equipamento, é feito através do Menu de Controle, Figura VI.
V - Módulo Dados Técnicos dos equipamentos. VI - Menu de Controle. 3 - Módulo Histórico de Falhas O Histórico de Falhas é um documento onde se tem todas as informações a respeito de uma determinada máquina durante seu período de vida útil. Nele registram-se informações a respeito das falhas mais comuns que ocorreram na máquina, dos trabalhos que foram realizados para a solução das mesmas, das datas de paradas, os trabalhos programados, entre outras informações relevantes para a equipe de manutenção. O módulo Histórico de Falhas, Figura VII, é composto de uma tabela onde se pode visualizar, detalhada e individualmente, as suas ocorrências. Se houver algum tipo de dúvida a respeito do tipo de defeito, ou seja, caso não saiba o significado do mesmo, por exemplo "Desbalanceamento", pode-se dar um duplo clique no campo Defeito para se ter a sua descrição, Figura VIII.
VII - Módulo Histórico de Falhas. VIII - Descrição do tipo de defeito. Para facilitar a avaliação das atividades de manutenção, permitir tomar decisões e estabelecer metas, introduziu-se neste módulo, dois Índices de Classe Mundial: TMEF - Tempo Médio Entre Falha (relação entre o tempo total de operação e o número total de falhas) e TMPR - Tempo Médio Para Reparo (relação do tempo total de intervenção corretiva e o número total de falhas detectadas). Uma vez que esses índices apresentam um resultado médio, sua precisão está associada à quantidade de itens observados e ao período de observação. Para a inserção de um registro no módulo Histórico de Falhas do equipamento, basta clicar em Adicionar Registro, Figura VII, onde será aberta a tela de inserção de registros, Figura IX. Nesta tela, escolhe-se o tipo de defeito ocorrido, a ordem de serviço, a data de abertura, a data de entrega, a data de encerramento, o responsável pela manutenção e o solicitante. Também é possível selecionar a prioridade a ser dada no atendimento da manutenção a um equipamento. Dentre as diversas propostas utilizadas de subdivisão das classes de prioridade, selecionou-se quatro níveis de prioridades e uma complementar, conforme mostrado abaixo.
Emergência: Manutenção deve ser feita imediatamente depois de detectada sua necessidade. Urgência: Manutenção deve ser feita o mais breve possível, de preferência sem ultrapassar 24 horas depois de detectada sua necessidade. Necessária: Manutenção pode ser adiada por alguns dias, porém sua execução não pode ultrapassar uma semana. Desejável: Manutenção por algumas semanas (recomendável 4 ou 5), porém não deve ser omitida. Prorrogável: Manutenção pode deixar de ser executada. IX - Adicionar um registro no módulo Histórico de Falhas. Caso o defeito ainda não esteja cadastrado no banco de dados do programa, basta selecionar a opção Adicionar Defeito que automaticamente a tela de inserção de defeitos será aberta, Figura X. X - Opção Adicionar Defeito.
Há também campos disponíveis para a descrição do problema e observações relevantes a respeito da falha. Está disponível ainda um campo relacionado com a identificação do ferramental utilizado no reparo da falha, facilitando o trabalho da equipe de manutenção em futuras intervenções. No estilo de programação flexível, estes registros podem ser modificados ou excluídos a qualquer momento. O princípio básico da eliminação definitiva de qualquer falha nos equipamentos é a identificação precisa das suas causas fundamentais, Xenos (1998). Isto permite tomar todas as medidas necessárias para bloquear estas causas e evitar a reincidência da falha. Quando este princípio não é plenamente entendido e praticado no dia-a-dia pela equipe de manutenção, fecha-se o círculo vicioso das falhas, como mostra a Figura XI. Falha Ação corretiva somente para remoção do sintoma Causa fundamental Falha reincidente Mesmas causas fundamentais atuam novamente Causas fundamentais das falhas não são investigadas Não são tomadas ações para bloquear as causas Fundamentais da falha XI - O círculo vicioso das falhas. É preciso ter em mente que o verdadeiro trabalho de manutenção de equipamentos deve ir muito além da mera recomposição dos equipamentos às condições originais de operação após a ocorrência das falhas. Fazer manutenção não significa ficar trocando peças ou fazendo reparos à medida que as falhas vão ocorrendo. Pelo contrário, uma boa manutenção é aquela que trabalha no sentido de evitar falha inesperada e introduzir continuamente melhorias nos equipamentos, como contramedidas de bloqueio para as causas fundamentais das falhas. Esta é a essência do trabalho de prevenção que todos esperam das equipes de manutenção, Xenos (1998). Trabalhando neste sentido desenvolveu-se um sistema de análise de falhas, Figuras XII e XIII, capaz de informar sobre a ocorrência de tipos de defeitos, prioridades de serviços e equipamentos. Ou seja, de um sistema capaz de responder perguntas tais como: Quais são os principais tipos de defeitos que ocorrem nesta parte da planta? ou Quais as prioridades que mais ocorrem? ou até mesmo Qual é o equipamento que ocorre maior número de falhas?
XII - Seleção do Tipo de Análise. XIII - Análise de Tipos de Defeitos quanto a sua ocorrência em uma Estação. Em um primeiro momento, tem-se a opção de escolher qual o tipo de análise deseja-se efetuar: Tipos de Defeitos Ocorridos, Prioridade de Intervenção ou Equipamentos. Em seguida seleciona-se um Setor Especifico, Estação Específica ou Equipamento Especifico. Como exemplo, selecionou-se a análise de Tipos de Defeitos em uma Estação Específica. Dentre as Estações disponíveis, escolheu-se a de interesse e clicou-se em Avançar, Figura XII. Abriu-se, automaticamente, a tela Análise de Tipos de Defeitos quanto a sua ocorrência em toda a Estação, Figura XIII. Para o exemplo supra citado, percebe-se que os defeitos "Desbalanceamento" com (44,44%) e "Desalinhamento" com (33,33%) têm os maiores índices de ocorrência. De posse destas informações a equipe de manutenção pode planejar-se para bloquear as causas fundamentais desta falha.
Se houver algum tipo de dúvida a respeito do tipo de defeito, ou seja, caso não saiba o significado do mesmo, por exemplo "Desbalanceamento", pode-se dar um simples clique em cima da Barra (do histograma da Figura XIII). Dessa forma, ter-se-á a sua descrição detalhada, Figura XIV. XIV - Descrição do tipo de defeito. 4 - Módulo Plano de Manutenção O objetivo do módulo Plano Manutenção é apresentar um método de fácil visualização das tarefas que serão executadas em um equipamento. Além disso, mostrar como devem ser tomadas as medidas preventivas para que eventuais falhas não ocorram. Ou, mesmo que ocorram, seguir orientações para que estes defeitos sejam sanados, Xenos (1998). A elaboração dos planos de manutenção é uma tarefa relativamente simples. Isto quando se conhece a ação preventiva de inspeção, reforma e intervalos de troca ou manutenções dos equipamentos. Em princípio, estas ações devem estar definidas nos padrões da manutenção. Assim, com base nas informações contidas nestes padrões, é possível elaborar planos de manutenção que definem, para cada tarefa, suas respectivas datas de execução, Xenos (1998). Dentro deste enfoque, desenvolveu-se o módulo Pano de Manutenção, subdivido em Planos de Manutenção que são os planos propriamente ditos, Figura XV e Execução de Tarefas que é composto de uma lista onde podem ser implementadas tarefas de manutenção, Figura XVII. O objetivo deste sistema é sempre manter as ações de manutenção e nunca omiti-las. Podem ser cadastrados quantos Planos de Manutenção forem necessários. E, por sua vez, cada Plano de Manutenção podem ter quantos tópicos necessitar. Para adicionar um Plano de Manutenção basta clicar em adicionar, e entrar com o nome (titulo) do plano e clicar em OK. Para adicionar um tópico, selecione na tabela Planos de Manutenção em qual plano (se existir mais de um) será adicionado. Logo, clique em "adicionar" na sessão tópicos e será a- berto uma tela conforme a Figura XVI. Na opção Adicionar Tarefa, Figura XVII, abre-se a tela de inserção de tarefas, Figura XVIII. Através dela, inserir o nome da tarefa, as datas de início e fim e as observações para ação de manutenção a ser implementada. Dentro da ação dinâmica da manutenção, qualquer tarefa pode ser modificada ou excluída.
XV - Módulo Plano de Manutenção. XVI - Adicionar Tópicos Logicamente, entre com o titulo para o tópico. Pode-se inserir uma imagem pra cada tópico, será exibida no relatório final. Pode-se carregar o texto de um arquivo *.TXT ou *.RTF, também se pode copiar e colar direto do *.DOC. Este texto pode ser formatado pelas ferramentas disponíveis. Depois de implementado todos os tópicos do plano, o mesmo pode ser impresso, bastando clicar em imprimir, para visualizar o relatório de impressão, Figura XIX.
XVII - Execução de Tarefas. XVIII - Adicionar Tarefa. A utilização de Gráficos de Gantt, Figura XX, ajuda a visualizar as atividades e a repartição de recursos. Também, como nos casos anteriores, se houver alguma dúvida pode-se clicar na Barra referente à tarefa e obter uma descrição do trabalho, Figura XXI. O aspecto mais importante na utilização de qualquer plano de manutenção é a sua revisão contínua através do giro sistemático do ciclo PDCA (Ciclo de
Melhorias Contínuas). Quando não é feito o giro do ciclo PDCA, significa dizer que somente as etapas de planejamento (Plan) e execução (Do) são percorridas, sem que seja feita a avaliação dos resultados reais da execução da manutenção. O objetivo do giro do ciclo PDCA, sobre as ações do plano de manutenção, é manter atualizados os intervalos e as datas em que estas ações devem ser tomadas. Dessa forma, as peças de reposição e outros recursos podem ser providenciados no momento exato em que são necessários. Isto elimina o desperdício da compra de peças cedo demais ou tarde demais e permite um melhor gerenciamento do orçamento da manutenção, Xenos (1998). XIX - Relatório para Impressão. XX - Gráfico de Gantt.
XXI - Descrição do tipo de tarefa. 5 - Módulo Manutenção Preditiva A idéia do módulo Manutenção Preditiva é de se ter um acompanhamento do nível global de vibração ou de qualquer outro índice, por exemplo, nível de impureza do óleo. Pode se cadastrar até 10 parâmetros.. Quando um parâmetro é selecionado, têm-se algumas informações como o maior amplitude da seqüência, os níveis de alerta, a data de medição da maior amplitude e, também, o status da freqüência. Se o último valor medido estiver abaixo do nível de Alerta-1 (faixa amarela) o status marca como normal. Se estiver entre as linhas de Alarme-1 (amarela) e Alarme-2 (vermelha), fica em amarelo, é dito como admissível e passa a informação de que o defeito já existe. Se a última medição ficar acima de Alerta-2 o status fica como Inadmissível. Para se cadastrar os parâmetros, basta clicar em cadastrar/editar freqüências, Figura XXII, e a Figura XXIII se abrirá. Entra-se então com os níveis de alarmes recomendados para cada equipamento. XXII - Manutenção Preditiva.
XXIII - Adicionar uma medição e seus níveis de alarme. Na Figura XXIV, tem-se os valores segundo a norma ISSO, que poderão ser utilizados como um primeiro parâmetro quando não se tenha uma base-line definida do equipamento. XXIV - Norma ISO 2372. Pode-se também adicionar ou excluir uma medição, através do botão adicionar/editar medição, Figura XXI, e abrirá a tela de inserção e exclusão de medições, Figura XXV. XXV - Inserção e Exclusão de Medições.
6 - Considerações Finais O planejamento e a padronização são as bases para melhorar o gerenciamento da manutenção. Bem aplicados, eles garantem a confiabilidade das ações preventivas e corretivas e a previsibilidade dos recursos necessários. Como resultado desta maior previsibilidade, torna-se possível gerenciar a manutenção com maior precisão e sem grandes surpresas, ao contrário do que acontece atualmente em muitas empresas. Neste sentido, o desenvolvimento de um sistema para o auxílio no gerenciamento da manutenção, mantendo como foco o fato de que, além da medição da eficácia dos resultados da manutenção e a eficiência com que a mesma está aplicando seus insumos, o mesmo deve estar alinhado à estratégia da empresa. Este sistema atende as sugestões recebidas de profissionais da área de manutenção. Dessa forma, tem-se uma ferramenta de baixo custo que poderá atender às necessidades das indústrias, principalmente as de pequeno porte. Atende também as necessidades do curso de Engenharia Mecânica, particularmente da disciplina Manutenção Mecânica, da UFSJ - Universidade Federal de São João del Rei. Na continuação deste projeto, será implementado o módulo Manutenção Proativa. Dessa forma, o SIGM passa a atender quatro dos principais tipos de manutenção: corretiva, preventiva, preditiva e proativa (ou Engenharia de Manutenção). 7 - Agradecimentos Os autores agradecem à FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais, ao CNPq - Conselho Nacional de Pesquisa e à todos os profissionais que nos motivaram e enviaram suas sugestões. 8 - Referências Bibliografias Baccarini, L. M. R., Brito, J. N., Filho, P. C. M. L., Pederiva, R. Influência do desequilíbrio de fase no comportamento dinâmico de motores de indução trifásico. Congresso Brasileiro de Engenharia Mecânica, 2001. Brito, J. N. Desenvolvimento de um Sistema Inteligente Híbrido para Diagnóstico de Falhas em Motores de Indução Trifásicos. Campinas: Universidade Estadual de Campinas, 2002, 214p. Tese (Doutorado). Brito, J. N. Detecção de problemas em motores elétricos através da análise de vibração e análise de corrente. Relatório Final, Projeto FAPEMIG TEC 1008/96, 1999, 129p. Brito, J. N., Baccarini, L. M. R., Pederiva, R. Análisis de vibración y análisis de corriente, herramientas de mantenimiento preditivo aplicadas en la detección de problemas en motores eléctricos. Actas del IV Congreso Iberoamericano de Ingeniería Mecánica, Santiago del Chile, Chile, 1999a.
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