planejamento de demanda de um componente controlado numa empresa de … · 2009-06-25 ·...
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PLANEJAMENTO DE DEMANDA DE UM COMPONENTE CONTROLADO NUMA
EMPRESA DE SERVIÇOS DO RAMO DE MINERAÇÃO
Lívia Daniella Pereira
MONOGRAFIA SUBMETIDA À COORDENAÇÃO DE CURSO DE ENGENHARIA
DE PRODUÇÃO DA UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA
COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A
GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
Aprovada por:
________________________________________________
Prof. Paulo André Marques Lobo, M. Sc
________________________________________________
Profa. Cândida Cristina Bosich Pinto
________________________________________________
Prof. Marcos Martins Borges, D. Sc
JUIZ DE FORA, MG - BRASIL
DEZEMBRO DE 2006
ii
PEREIRA, LÍVIA DANIELLA
Planejamento de demanda de um
componente controlado numa empresa
de serviços do ramo de mineração
[Minas Gerais] 2006
X, 20 p. 29,7 cm (EPD/UFJF, Graduação,
Engenharia de Produção, 2006)
Monografia - Universidade Federal de
Juiz de Fora, Departamento de Engenha-
ria de Produção
1. Confiabilidade de Equipamentos,
Máquinas e Produtos
I. EPD/UFJF II. Título (série)
iii
DEDICATÓRIA
Dedico essa monografia a todos aqueles que direta ou indiretamente
contribuíram para que o sonho da faculdade pudesse se tornar realidade. À minha
querida mãe, que me incentivou e me apoiou em todos os momentos, aos meus
irmãos, que mesmo de longe torceram por mim e ao Michael, que sempre esteve
ao meu lado.
iv
AGRADECIMENTOS
Agradeço ao Paulo André por ter me ensinado tantas coisas e ter
contribuído com o desenvolvimento desta monografia e à Diretoria de
Equipamentos da U&M, pelas informações cedidas e pela confiança no trabalho
que desenvolvemos juntos.
v
Resumo da monografia apresentada à Coordenação de Curso de Engenharia de
Produção como parte dos requisitos necessários para a graduação em Engenharia
de Produção.
PLANEJAMENTO DE DEMANDA DE UM COMPONENTE CONTROLADO NUMA
EMPRESA DE SERVIÇOS DO RAMO DE MINERAÇÃO
Lívia Daniella Pereira
Dezembro/2006
Orientador: Paulo André Marques Lobo
Curso: Engenharia de Produção
Todos os procedimentos de manutenção utilizados pela organização estudada, a
U&M Mineração e Construção S.A. são baseados no número de horas trabalhadas
por equipamento. Os equipamentos ligados diretamente à produção têm alguns de
seus conjuntos mais importantes controlados, os quais chamamos de
componentes. Esses componentes possuem sua vida útil controlada e, por isso,
têm um número de horas limite que podem trabalhar, que é definido de acordo com
as instruções dos fabricantes e com as médias alcançadas pela empresa ao longo
dos anos. Antes que a vida útil de um componente expire, um componente reserva
deve ser reformado e estar disponível em estoque para substituí-lo nas
proximidades do vencimento de sua vida útil. Porém, alguns componentes não
conseguem atingir cem por cento da sua vida útil prevista e falham
prematuramente. Quando isso ocorre, perdas de produção são geradas por parada
do equipamento, ocorrem gastos inesperados e longos prazos para atendimento.
Por isso, o presente trabalho é um estudo sobre os aspectos da manutenção que
aplicam-se à empresa. Com base no estudo da confiabilidade da manutenção de
um componente específico, o comando final, que é parte integrante da estrutura de
um caminhão fora de estrada, foi calculado o tempo médio entre falhas. A partir
desse dados, o estoque de segurança de comandos finais seria determinado, a fim
de atender a demanda da empresa.
Palavras chaves: componente, comando final, manutenção.
vi
Abstract of monograph presented to Department of Production Engineering as a
partial fulfillment of the requirements for the undergraduate degree
Planning of Demand for a Controlled Component in a Company of Mining Services
Lívia Daniella Pereira
December/2006
Advisor: Paulo André Marques Lobo
Department: Industrial Engineering
All the maintenance procedures used by U&M Mineração e Construção S.A. are
based on the number of worked hours per piece of equipment. The equipment
directly linked to production have some of its most important sets controlled, which
we call components. These components have their working life controlled and,
therefore, have a specific number of working hours, which are calculated according
to the manufacturer’s instructions and averages found by the own company through
the years. Before the working life of a component expires, an extra component must
be reformed and available for substituting the old one when its expiration date is
close. However, some components do not reach their expiration date and fail
prematurely. When that happens, losses in the production are caused by the
equipment downtime. Unexpected expenses and long periods for the equipment
repair may occur. Therefore, the present work is a study about maintenance aspects
which fit for the company. Based on studies on the reliability of a specific component
maintenance, the final drive, which is part of the structure of a truck when out of the
road, the average time among faults has been calculated. From these data, the
stock of final drives would be determined, in order to respond to the demand of the
company.
Key words: components, final drive, maintenance.
vii
SUMÁRIO
FICHA CATALOGRÁFICA …………………………………………………………. ii
DEDICATÓRIA ………………………………………………………………………. iii
AGRADECIMENTOS ………………………………………………………………... iv
RESUMO ……………………………………………………………………………... v
ABSTRACT …………………………………………………………………………... vi
ÍNDICE DE FIGURAS ……………………………………………………………….. viii
ÍNDICE DE TABELAS ………………………………………………………………. ix
NOMENCLATURA …………………………………………………………………... x
Capitulo I – INTRODUÇÃO ………………………………………………………... 11 1.1. Considerações Iniciais ............................................................................ 11
1.2. Objetivos ................................................................................................ 11
1.3. Justificativas ........................................................................................... 11
1.4. Condições de Contorno .......................................................................... 12
1.5. Metodologia ............................................................................................ 12
Capitulo II – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ....................................................... 14 2.1. A Evolução da Manutenção .................................................................... 14
2.1.1. Confiabilidade Aplicada à Manutenção .............................................. 15
2.2. Previsão de Demanda ............................................................................ 17
2.3. Gerenciamento de Sobressalentes ........................................................ 18
Capitulo III – A U&M MINERAÇÃO E CONSTRUÇÃO S.A. ............................ 20 3.1. O Setor de Mineração ............................................................................. 20
3.2. A História da U&M .................................................................................. 20
3.3. Estudo de Caso U&M ............................................................................. 21
3.3.1. Planejamento e Controle de Manutenção .......................................... 22
3.3.2. Custos de Manutenção ...................................................................... 22
3.3.3. Confiabilidade da Manutenção ........................................................... 23
3.3.4. Previsão de Demanda e Estoque de Segurança ............................... 25
Capitulo IV – CONSIDERAÇÕES FINAIS ....................................................... 28
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................. 29
viii
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 01 – Curva da banheira ............................................................................ 16
Figura 02 – Técnicas de previsão de demanda ................................................... 18
Figura 03 – Conjunto trem de força .................................................................... 21
Figura 04 – Partes internas do comando final ..................................................... 22
ix
ÍNDICE DE TABELAS
Tabela 01 – Demanda mensal de comandos finais ............................................. 23
Gráfico 01 – Custos de manutenção por frota ..................................................... 23
Gráfico 02 – Custos por componentes ................................................................ 23
Gráfico 03 – Percentual de falha por subsistema do comando final .................... 24
Gráfico 04 - Quantidade de falhas por horas trabalhadas ................................... 24
Gráfico 05 – Comportamento da demanda de comandos finais .......................... 25
x
NOMENCLATURA
Siglas:
ES – estoque de segurança
MTBF – tempo médio entre falhas
PCM – planejamento e controle de manutenção
Letras gregas:
λ – taxa de falha
Glossário:
Disponibilidade: é o número de horas que o equipamento tem disponível para
produzir. É calculada através do número de horas programadas para o
equipamento trabalhar menos o número de horas que o equipamento ficou parado
para manutenção.
Estéril: camada de terra que fica acima do minério
Trem de força: conjunto de componentes que são responsáveis pelo funcionamento
do equipamento. Para o modelo de equipamento que estamos tratando, o conjunto
trem de força é composto pelo motor, conversor de torque, transmissão, diferencial
e comandos finais.
xi
Capítulo I
INTRODUÇÃO
1.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS De acordo com o atual cenário de crescimento das empresas e das
unidades de produção, é cada vez mais freqüente a necessidade de aumento da
produtividade e lucratividade, que será imprescindível para a permanência das
empresas no competitivo mercado.
Baseado nesse novo ambiente de competitividade, introduzido pela
globalização e crescimento da economia, as empresas precisam trabalhar no
contínuo aperfeiçoamento de seus processos.
É necessário que cada setor da empresa esteja preparado para organizar,
prever, planejar, estabelecer prioridades, alocar recursos, medir os custos e
contabilizar os lucros.
“Planejar com visão total é uma tarefa da qual depende da produtividade da
empresa como um todo e a manutenção é uma das responsáveis na obtenção
desse objetivo (FILHO, 2006)”.
1.2. OBJETIVOS Esse trabalho visa apresentar um método para gestão da manutenção de
um sistema – o comando final - ao longo de sua vida útil.
Nesse trabalho será realizado um estudo quantitativo e qualitativo das falhas
e um estudo das técnicas de manutenção utilizadas pela organização para esse
componente. Também será apresentado um estudo de confiabilidade da
manutenção através do estudo do tempo médio entre falhas - MTBF.
Pretende-se com isso, estabelecer o estoque ideal de segurança desse
componente e aplica-lo à realidade da empresa.
1.3. JUSTIFICATIVAS O setor de Planejamento e Controle de Manutenção precisa estimar
anualmente qual será sua demanda de componentes, afim de aprovisionar os
recursos necessários para as reformas dos componentes que deverão ocorrer ao
longo do ano. Porém, a empresa desconhece qual o comportamento das falhas
prematuras que ocorrem com este sistema e quando as mesmas ocorrem, geram
perda de produção por parada do equipamento, problemas de atendimento aos
clientes internos, devido ao longo tempo de resposta e custos inesperados.
xii
Uma vez que a empresa desconhece quando, como e porquê estas falhas
ocorrem, esse estudo visa à obtenção de dados que auxiliem o Planejamento e
Controle de Manutenção a entender o comportamento dos componentes ao longo
dos anos, e com isso, pretende estimar o número de componentes necessários
para atender uma demanda por falha prematura, estabelecendo assim um estoque
de segurança.
1.4. CONDIÇÕES DE CONTORNO Esse trabalho aplica-se ao setor de Planejamento e Controle de
Manutenção da U&M Mineração e Construção S.A., uma empresa privada que atua
no ramo de serviços de mineração e envolve os setores de manutenção e operação
dessa instituição.
Através desse estudo, serão fornecidas informações sobre as condições de
manutenção do componente comando final, qual a sua taxa de falhas e
confiabilidade da sua manutenção. Através desses dados, uma proposta de
estoque de segurança será desenvolvida e apresentada para este componente.
Cabe ressaltar que esse trabalho é um sistema de gerenciamento dedicado, sendo
aplicado exclusivamente para o comando final. A série histórica utilizada
compreende um período de dois anos.
Os dados acerca da indisponibilidade dos equipamentos não foram cedidos
pela empresa, portanto, os mesmos não serão apresentados neste trabalho.
1.5. METODOLOGIA O desenvolvimento desse trabalho foi realizado segundo as teorias da
Manutenção Centrada em Confiabilidade, Modelos de Previsão de Estoques e
Gerenciamento de Sobressalentes.
Para esta dissertação, a pesquisa bibliográfica e o estudo de caso se
preocupam com a aplicação da teoria à solução de problema e têm a intenção de
dar suporte à tomada de decisão.
Com a pesquisa histórica que envolve este trabalho, pretende-se chegar à
conclusões sobre eventos do presente ou prever eventos futuros baseados em
causas, efeitos e tendências do passado.
Este estudo teórico será a base para a aplicação de uma metodologia de
confiabilidade de manutenção, que busca quantificar o estoque de segurança de
comandos finais para a organização em questão.
Para tanto, algumas atividades foram realizadas de acordo com a seguinte
metodologia:
xiii
1. Delimitar o sistema e subsistemas a serem estudados;
2. Levantamento do histórico dos componentes dos sistemas a serem
estudados;
3. Calcular a taxa de falhas para os componentes estudados;
4. Apresentar os resultados de forma gráfica;
5. Sugerir o número ótimo de componentes que devam ficar em estoque de
segurança.
As atividades desenvolvidas obedeceram as seguintes etapas e
cronograma:
Atividade Descrição Período
1. Escolha da
empresa e do tema
Processo de escolha da empresa para
desenvolver o trabalho
Abril/ 2006
2. Curso de PCM Realização de curso de Planejamento
e Controle de Manutenção
Abril/ 2006
3. Estudo
bibliográfico
Levantamento e seleção das
referências bibliográficas
Maio/ 2006 a
Novembro/2006
4. Proposta do TCC Elaboração da proposta inicial do TCC Maio/ 2006
5. Memorial de
qualificação
Elaboração e entrega do memorial de
qualificação de curso
Julho/ 2006
6. Apresentação do
memorial
Apresentação do memorial para a
banca examinadora
Julho/ 2006
7. Elaboração da
monografia
Desenvolvimento do tema e conclusão
do trabalho final
Agosto/ 2006 a
Novembro/2006
8. apresentação da
monografia
Defesa da monografia perante a
banca examinadora
Janeiro/ 2007
xiv
Capítulo II
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1. A EVOLUÇÃO DA MANUTENÇÃO Segundo VIANA (2002), a manutenção pode ser definida, de acordo com a
NBR 5462, como “a combinação de ações técnicas e administrativas, incluindo as
de supervisão, destinadas a manter ou recolocar um item em um estado no qual
possa desempenhar uma função requerida”.
A evolução da manutenção acompanha o desenvolvimento técnico-industrial
das unidades de produção. No final do século XIX, com a mecanização das
fábricas, surgiu a necessidade dos primeiros reparos nas máquinas. Com a
implantação da produção em série, por Henry Ford, as indústrias começaram a
estabelecer programas de produção, e então sentiram necessidade de criar
equipes que pudessem efetuar os reparos nas máquinas. Assim surgiu o órgão
subordinado à operação, cujo objetivo era a execução da manutenção, hoje
conhecida como Manutenção Corretiva. Essa situação manteve-se até a década de
30 (www.abraman.com.br, consultado em 28/06/2006).
Em função da Segunda Guerra Mundial, surgiu a necessidade de uma
produção mais ágil, e então, a administração industrial passou a preocupar-se não
só com o reparo das falhas, mas também com medidas que pudessem evitar o
aparecimento das mesmas. Com isso, foi criada uma nova estrutura de
manutenção, não mais ligada à operação, que tinha como objetivo desenvolver um
processo de prevenção de avarias. Essa manutenção era baseada no tempo, e
após um período pré-estabelecido, a máquinas eram paradas para a realização de
uma revisão geral, onde eram executadas uma série de tarefas elaboradas pelos
mantenedores e recomendadas pelos fabricantes. Assim surgiu a Manutenção
Preventiva Periódica (FILHO, 2006).
Por volta de 1950, as indústrias desenvolveram-se para atender aos
esforços do pós-guerra e ao avanço das indústrias aeronáuticas. Percebeu-se que
o tempo gasto para diagnosticar as falhas era muito maior do que o tempo gasto
para repará-las. Então surgiu um órgão de assessoramento que ficou conhecido
como Engenharia de Manutenção, que tinha como funções planejar e controlar a
manutenção preventiva e analisar as causas e efeitos das avarias. A esse tipo de
manutenção chamou-se Manutenção Produtiva (FILHO, 2006).
xv
Em meados dos anos 60, com a difusão do TQC – Total Quality Control –
surgiu a Escola Latina, uma proposta revolucionária que quebrava o paradigma de
que a função manutenção era de menor importância no processo produtivo.
Segundo a ABRAMAN, foi Introduzido o conceito de Manutenção Preditiva, onde a
manutenção era efetuada apenas quando se detectava a aproximação de uma
condição instável ou de uma falha. Ou seja, se não existe uma condição instável, o
equipamento continua funcionando até que a proximidade da falha seja detectada.
Isso é possível através de instrumentos de medição e até mesmo monitoramento
remoto. Como exemplo, podemos citar as análises de óleo lubrificante, que visam
detectar a contaminação de algum sistema. Se houver, é possível intervir no
mesmo antes que alguma falha ocorra.
Em 1971, os japoneses preocuparam-se em ocupar o tempo ocioso do
pessoal de operação em atividades simples de manutenção, liberando o
profissional de manutenção para a realização de atividades mais complexas. Surge,
então, o TPM – Total Productive Maintenance (Manutenção Produtiva Total) – que
preocupava-se em valorizar e manter seu patrimônio, pensando no ciclo de vida da
máquina ou equipamento, buscando envolver toda a empresa para o
aprimoramento de capacitações, almejando o rendimento operacional global
(FILHO, 2006).
Na década de 80, tem-se a introdução da RCM – Reliability Centered
Maintenance ou Manutenção Centrada em Confiabilidade (MCC), - que é uma
metodologia utilizada para desenvolver e selecionar estratégias para a
manutenção, baseada em critérios de melhoria contínua, sendo representada pelo
aumento da qualidade e da confiabilidade, redução dos custos e dos prazos,
garantia de segurança no trabalho e preservação do meio ambiente (SMITH, 1993).
Os aspectos quantitativos da confiabilidade merecem destaque, pois desenvolvem
estudos de tempo entre falhas, tratados com ferramentas estatísticas (CASTRO,
2003).
2.1.1. Confiabilidade aplicada à manutenção Pode-se definir confiabilidade como sendo a probabilidade de que um
componente, durante um período de tempo pré-estabelecido, possa desempenhar a
sua função de acordo com um padrão de operação (KARDEC, 1999).
A Curva da Banheira, apresentada na figura 01, reflete o comportamento da
taxa de falha de um equipamento (ou componente, ou sistema) por um longo
período de tempo. De acordo com esta teoria, todo componente tende a falhar no
período inicial e final de sua vida útil. O período inicial onde a taxa de falhas é
xvi
decrescente é conhecido como mortalidade infantil. Neste período, as falhas
ocorrem por erros no processo de fabricação ou manutenção, deficiência no
controle de qualidade, mão-de-obra desqualificada, matéria-prima fora de
especificação, contaminação, etc. A maneira de se reduzir as falhas nesta fase é
garantindo a qualidade da fabricação ou manutenção. O período onde a taxa de
falhas é constante é o período de vida útil do componente. Nesta fase, as falhas
são de origem aleatória e podem ser provocadas por operação inadequada do
componente, sobrecarga, abusos humanos, etc.. Neste período, a fim de diminuir
as causas das falhas, boas práticas de operação devem ser aplicadas e, aliado a
isso, devem ocorrer manutenções preventivas e preditivas, que visam diagnosticar
a iminência de um problema. O período final onde a taxa de falhas é crescente é
conhecido como período de desgaste. Nesta fase, as falhas ocorrem por fadiga do
componente, envelhecimento, desgaste, corrosão, etc.. Nesta fase, a manutenção
eficiente é a preditiva, que vai sinalizar uma falha antes que ela ocorra.
Figura 01: Curva da Banheira
A taxa de falhas λ é uma importante função da confiabilidade e é definida
como a razão entre o período de tempo de operação pelo número de falhas. Dado o
MTBF como o tempo médio entre falhas, sendo representado por:
MTBF = Ne x Tvu, Nf
Onde:
- Ne é o número de equipamentos;
- Tvu é o tempo de vida útil, retirado do gráfico da banheira;
- Nf é o número de falhas.
xvii
A taxa de falhas pode ser dada como:
λ = 1 / MTBF
2.2. PREVISÃO DE DEMANDA Previsão de demanda é um processo de busca de informações acerca do
valor das necessidades futuras de um item ou um conjunto de itens. As estimativas
de demanda são o ponto de partida para o desenvolvimento das previsões.
Adaptando-se a esse trabalho, a previsão de demanda impacta diretamente nos
custos com estoques, na disponibilidade dos equipamentos, na produtividade da
empresa e nas expectativas dos clientes internos e externos. Tem como objetivo
prever o quanto produzir e planejar os níveis adequados de recursos.
O número de modelos de previsão é cada vez maior, assim como o número
de variáveis que influenciam esse processo (LIN, 2000). A partir de dados históricos
é possível estimar qual a previsão de demanda para o período estabelecido.
Apesar da responsabilidade pela previsão de demanda ser normalmente
atribuída ao setor de Marketing ou Vendas, para este estudo de caso, o setor de
PCM (Planejamento e Controle de Manutenção) é o responsável por entender como
esta atividade é realizada, como os dados foram obtidos, que técnicas de previsão
foram utilizadas e quais as suas limitações, para que seja possível elaborar
previsões de forma a contribuir com uma manutenção mais bem fundamentada.
O primeiro passo a ser dado para a elaboração de um modelo de
previsão de demanda é definir o objetivo do modelo, entendendo o grau de
acuracidade e detalhamento que deve-se trabalhar, e ainda, quais os recursos
disponíveis para a realização da previsão. A sofisticação a ser empregada em
um modelo de previsão de demanda depende da importância relativa do
produto ou serviço a ser vendido, e itens pouco significativos podem ser
previstos com maior margem de erro, empregando-se técnicas mais simples de
previsão. Após a definição do modelo de previsão a ser elaborado, há a
necessidade de coletar e analisar os dados históricos, com o objetivo de
empregar a técnica que melhor se adequa.
Há vários métodos de previsão de demanda disponíveis, conforme figura
02. Eles são classificados, de acordo com BALLOU (2001), em três grupos:
qualitativo, projeção histórica e causal. Cada grupo varia em termos de acurácia
na previsão de longo e curto prazos, nível de sofisticação quantitativa e base
lógica (dados históricos, opinião de prestadores de serviços tradicionais ou
xviii
pesquisas) da qual deriva a previsão. Os métodos qualitativos usam o
julgamento, a intuição, as pesquisas ou técnicas comparativas para a realização
de estimativas quantitativas a respeito do futuro. Os métodos de projeção
histórica são utilizados quando há uma quantidade razoável de dados históricos
disponíveis para análise de tendências e quando as variações sazonais na série
temporal são bem definidas e estáveis.
Figura 02: Técnicas de previsão de demanda (BALLOU, 2001)
2.3. GERENCIAMENTO DE SOBRESSALENTES O estoque, definido como a acumulação armazenada de recursos materiais
em um sistema de transformação (SLACK, CHAMBERS & JOHNSTON, 2002), ao
mesmo tempo em que é custoso e empata uma grande quantidade de capital, além
xix
de representar risco de deterioração, obsolescência e perda, proporcionam certo
nível de segurança em ambientes complexos e incertos.
Os estoques podem ser classificados em diversos tipos (MORETTI, 2005):
• Estoque de segurança: tem o objetivo de compensar as incertezas
inerentes a fornecimento e demanda;
• Estoque de ciclo: ocorre porque um ou mais estágios na produção
não podem fornecer simultaneamente todos os itens que produzem,
logo, sempre haverá um ou mais diferentes produtos em estoque;
• Estoque de antecipação: é usado para compensar a diferença entre
o ritmo de fornecimento e de demanda;
• Estoque em trânsito: trata-se do estoque que está sendo
transportado do fornecedor para o cliente.
A gestão do estoque de sobressalentes para a manutenção visa definir uma
quantidade suficiente de componentes sobressalentes que devem ser mantidos em
estoque para garantir um rápido reparo das falhas prematuras, mantendo-se a
disponibilidade necessária dos equipamentos.
Através do MBTF, a taxa de falhas λ do componente torna-se conhecida e,
portanto, o cálculo do estoque de segurança é dado por:
ES= λ * T, onde T é tempo.
Sob o prisma da administração de materiais, as peças de reposição podem
ser divididas em itens reparáveis e itens não reparáveis (WANKE, 2005). Aqui
trataremos de componentes técnico e economicamente recuperáveis. Em caso de
falha ou fim de vida útil, um componente é substituído por um sobressalente e
então é enviado para reforma, sendo posteriormente disponibilizado em estoque.
Para este trabalho, o sobressalente será tratado como um comando final
reserva, cuja falta em estoque pode ocasionar a parada do equipamento e sua
indisponibilidade.
xx
Capítulo III
A U&M MINERAÇÃO E CONSTRUÇÃO S.A.
3.1. O SETOR DE MINERAÇÃO A relevância do setor mínero-metalúrgico na economia do país pode ser
demonstrada pela sua considerável participação no produto industrial. Em 2005, o
PIB mineral brasileiro cresceu 10,9%. O minério de ferro é o principal produto de
exportações de mineral commodities do país, com participação de 55,4%, segundo
o IBRAM (www.ibram.com.br, consultado em 22/11/06).
3.2. A HISTÓRIA DA U&M A história da U&M iniciou-se em 1977, com a fundação da Módulo
Terraplenagem e Construções Ltda. Em 1985 foi fundada a empresa Unienge
Comercial e Construtora Ltda. que, 1993, se fundiu com a Módulo Terraplanagem e
Construções Ltda. passando a se chamar U&M Mineração e Construção S.A..
Das atividades realizadas pela empresa no ramo de construção pesada e
mineração destacam-se:
Construção Pesada:
• Operações de Infra-estrutura Industrial;
• Operações de Infra-estrutura Comercial;
• Operações de Infra-estrutura Energética;
• Operações de Infra-estrutura para Desenvolvimento Urbano
(Operações Rodoviárias, Aeroportuárias e Ferroviárias).
Mineração:
• Implantação e expansão de minas;
• Barragens de rejeitos;
• Operações de minas.
Atualmente a U&M possui sete operações em andamento, quatro no Estado
do Pará, uma em Minas Gerais, uma no Rio de Janeiro e uma no Amapá. Nestas
obras, os principais serviços prestados pela U&M são a execução de obras civis de
construção de barragens de disposição de rejeitos e operação de minas, com
escavação e transporte de minério e estéril.
xxi
3.3. ESTUDO DE CASO U&M A U&M classifica seus equipamentos como equipamentos de produção ou
equipamentos de apoio. Os equipamentos de produção são equipamentos de baixa
rotatividade e alto custo e são imprescindíveis para os resultados operacionais e
estratégicos da U&M.
Dentre os equipamentos de produção, este trabalho se restringe ao estudo
da manutenção acerca do comando final, um componente que faz parte do
conjunto trem de força do caminhão Fora de Estrada Caterpillar 777B/C.
O comando final tem a função de receber a força transmitida pelo eixo e
transformá-la em torque para as rodas.
Figura 03 – Esquema do conjunto trem de força do caminhão Caterpillar 777B/C
O comando final pode ser dividido nos seguintes subsistemas:
- eixo splindle;
- pacote de freio;
- roda;
- conjunto de engrenagens planetárias;
- flange;
- anelar.
xxii
Figura 04 – Partes internas do comando final
O desempenho requerido para a vida a vida útil de um comando final varia
entre 8.000 horas a 10.000 horas. Para garantir este desempenho, é necessário
que a reforma do componente - que ocorre quando a vida útil expira ou quando ele
falha prematuramente – seja realizada segundo o critério disponibilizado pelo
fabricante. Além disso, as manutenções preventivas e preditivas, que ocorrem a
cada 250 horas, precisam ser realizadas conforme padrão que é disponibilizado
nos manuais técnicos, também fornecidos pelo fabricante.
3.3.1. Planejamento e Controle de Manutenção O setor de planejamento e controle de manutenção tem como função
trabalhar a estratégia da manutenção, planejando os recursos necessários para as
demandas que estão por vir. Sua principal responsabilidade é garantir a
disponibilidade dos equipamentos.
3.3.2. Custos de Manutenção Os custos com a manutenção dos equipamentos de produção na U&M,
analisados num período de 746 dias, compreendidos entre Julho/2004 e
Julho/2006, podem ser apresentados de acordo com o seguinte gráfico:
xxiii
Gráfico 01: Custos de Manutenção por Frota
23%
14%10% 12%
41%
64%
78%
88%
100%
41%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
777 984 685 EX2500 OUTROS0%
20%
40%
60%
80%
100%
Custo Porcentagem acumulada
Cus
to
De acordo com o gráfico 01, temos que 41% do total de custos foram
destinados à frota de caminhões Fora de Estrada Caterpillar 777B/C. Destes, 33%
foram empregados em comandos finais, conforme gráfico 02.
Gráfico 02: Custos por Componente
33%
12%4% 1%
49%
83%
95% 99% 100%
49%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Motor Comando Transmissão Diferencial Conversor0%
20%
40%
60%
80%
100%
Custo Porcentagem acumulada
Cus
to
3.3.3. Confiabilidade da Manutenção A confiabilidade é a probabilidade de falha de um equipamento. Ela é
medida através de R= 1- λ , dado λ = 1/MTBF, onde MTBF é o tempo médio entre
falhas.
Os dados disponibilizados pela organização acerca das falhas são
apresentados na tabela 01:
xxiv
Ano Jan Fev Mar Abr Mai Jun JulAgo Set Out Nov
Dez
2004 4 2 2 0 2 2 3 2005 1 1 2 3 0 4 8 2 2 0 4 4 2006 8 3 2 2 1 3
Tabela 01: Demanda mensal de comandos finais
O gráfico 03 apresenta o percentual de falhas de acordo com os
subsistemas do comando final. As falhas no pacote de freio geralmente têm origem
na contaminação do óleo lubrificante. As falhas na engrenagem, roda, flange e eixo
são originadas das más condições operacionais.
Gráfico 03: Percentual de falha por subsistema do comando final
27%
14%5% 3% 3%
49%
76%
89%95% 97% 100%
49%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Pacote de freio Engrenagemplanetária
Roda Flange Eixo spindle Outros0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Custo Porcentagem acumulada
Falh
as
O gráfico 04 apresenta a quantidade de falhas por horas trabalhas do
componente como final.
Gráfico 04: Quantidade de falhas por horas trabalhadas
0
2
4
6
8
10
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Vida útil (x1000)
Núm
ero
de fa
lhas
N. falhas
De acordo com os dados utilizados e apresentados no gráfico 04, não foi
possível determinar uma curva da banheira para cada um dos comandos finais.
xxv
Isso porque a curva da banheira não se aplica a equipamentos e sistema
complexos, porque eles tendem a ter múltiplos componentes e redundâncias com
modelos de falhas diversos, o que torna a natureza das falhas extremamente
imprevisível (KARDEC, 1999). Por isso, não se pode precisar o MTBF do comando
final, uma vez que desconhecemos seu período de vida útil.
Entretanto, pode-se visualizar que há um padrão que nasce da agregação
do conjunto de falhas ocorridas no total de comandos finais. O gráfico mostra
regiões de pico e cavado. Parece haver uma alternância entre períodos de maior
incidência de falhas, como nos pontos das primeiras mil horas de funcionamento
(que talvez reflita o conjunto de falhas relativo ao período de "mortalidade infantil"
dos equipamentos), que se repete das 4 mil horas de funcionamento às 5 mil
horas, das 8 mil horas às 9 mil horas e às 12 mil horas. Portanto, parece haver
picos de falhas de 4 em 4 mil horas, a partir do segundo pico. Tais picos poderiam
ser resultados do término de vida útil de componentes, manutenção preventiva
tardia ou simples fadiga de material, não avaliadas pelo fabricante. Embora haja um
padrão a ser analisado, não há dados suficientes que permitam avaliar a origem de
tal padrão, que inclusive pode ser aleatório. Seria necessária uma série temporal de
um período maior, que precisasse as falhas relativas a cada equipamento de forma
minuciosa, permitindo uma melhor análise das origens das falhas do comando final
e de seus subsistemas. Conclui-se, portanto, que a obtenção e consolidação de
informações acerca das falhas de um equipamento são condições necessárias para
a previsão de falhas, determinação de procedimentos pró-ativos e reativos na
manutenção e na mensuração dos custos pertinentes.
Os fatores operacionais também interferem no desempenho dos
componentes. Para o comando final, alguns fatores quantitativos foram analisados:
• Sobrecarga: os rolamentos dos eixos dianteiros e traseiros carregam o
peso inteiro do caminhão. Quando o caminho é carregado corretamente,
o eixo traseiro carrega 2/3 do peso total do caminhão. Se o caminhão é
carregado com carga acima da sua capacidade, o eixo traseiro é
comprometido e o seu rolamento sofre fadiga. O resultado disto é que a
vida útil fica muito reduzida e os custos de reforma extremamente altos.
• Resistência ao rolamento: a resistência ao rolamento é a quantidade de
força extra que o caminhão tem que fazer para se movimentar. O padrão
é que estas resistências estejam entre 2% a 3%. Quando as condições
de pista estão boas, a carga do caminhão é distribuída normalmente
entre seus eixos dianteiros e traseiros e a força para mover o caminhão
é mínima. Porém, se o terreno é muito macio, com muita lama, a
xxvi
resistência ao rolamento pode chegar a 30%. Com isto, o equipamento
tem que produzir muito mais força para mover o caminhão. Esta força
excessiva gera desgaste nos rolamentos e engrenagens e também
diminuem a vida útil do comando final.
• Rampas: as estradas nas minas devem ser projetadas com o menor
número de rampas (subidas ou descidas). Isto porque as condições de
rampa têm o mesmo efeito da sobrecarga nos equipamentos.
3.3.4. Previsão de Demanda e Estoque de Segurança A série temporal que representa o comportamento da demanda de
comandos finais ao longo do período estudado está representada o gráfico 05, que
segue abaixo:
Gráfico 05: Comportamento da demanda de comandos finais
Representação gráfica da série temporal e da reta de tendência R 2 = 0,0363
0123456789
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Mês
Qua
ntid
ade
Pode-se observar que há uma grande dispersão de dados, com variações
entre 0 a 8 unidades e desvio padrão de 1,2 unidades. A reta de tendência indica
uma inclinação positiva que significa que a demanda de comandos finais está em
crescimento. Porém, r², que significa o quão representativa é a tendência está
muito próximo de zero, indicando que a reta de tendência não pode ser utilizada
para explicar a série apresentada. O coeficiente r² é dado por:
r² = S.Q.Regr e indica a proporção da variação da regressão em Y, quando
S.Q.Total
0 ≤ r² ≤ 1, HOFFMANN (1977), onde S.Q.Regr = somatório quadrático da regressão
e S.Q.Total = somatório quadrático total.
Neste caso, como a série se configurou irregular e acíclica, não foi possível
estimar a demanda de comandos finais. As condições para a aplicação de um
xxvii
modelo de previsão padrão não são satisfeitas, isso porque não existe padrão de
consumo, ou seja, o consumo está baseado no estudo do tempo médio entre
falhas, que é resultado de diversos outros fatores que não puderam ser
identificados.
E por isso, nenhum modelo matemático pôde ser empregado para
estimativa do estoque de segurança.
xxviii
Capítulo IV
CONSIDERAÇÕES FINAIS Este trabalho teve como principal objetivo o estudo da confiabilidade da
manutenção do componente comando final, e através disso, determinar o estoque
de segurança para ser aplicado na U&M Mineração e Construção.
Através dos dados disponibilizados pela empresa não foi possível
apresentar o cálculo do MTBF, porque os resultados não se aderiram ao modelo
matemático proposto. Por conseqüência disto, também não foi possível conhecer a
demanda do comando final e o seu estoque de segurança, uma vez que a taxa de
falhas não pôde ser calculada.
Porém, os resultados obtidos mostraram que a manutenção não é a única
responsável pelo comportamento da demanda desses componentes. Pelos dados
apresentados no gráfico 03, conclui-se que 49% das falhas pré-maturas podem ser
atribuídas às más condições de manutenção. Porém, 51% dessas falhas podem ser
atribuídas às más condições operacionais.
Dentro deste contexto, o gerenciamento da demanda de comandos finais é
muito importante para a organização, para que ela possa buscar o conhecimento e
o bloqueio das causas que geram as falhas pré-maturas nos comandos finais.
Por isso, a chave para a redução de custos durante todo o ciclo de vida útil
deste componente é rever frequentemente a maneira como a máquina é usada na
produção. Paralelamente, programas mais eficazes de combate à contaminação do
óleo lubrificante também precisam ser implantados e as práticas de manutenção
que são utilizadas na empresa precisam ser revistas, a fim de diminuir as falhas
originadas pela contaminação.
xxix
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xxx
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