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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA
UFSC
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA
OTIMIZAÇÃO DE PERIODICIDADE NOS PLANOS DE MANUTENÇÃO PREVENTIA:
Uma modelagem matemática
RODRIGO FERNANDES CORRÊA
FLORIANÓPOLIS
2015
| Dissertação submetida ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Santa Catarina para a obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica. |
Orientador: Prof. Acires Dias, Dr. Engº
Esta Dissertação foi julgada adequada para obtenção do Título de
MESTRE EM ENGENHARIA MECÂNICA
e aprovada em sua forma final pelo Programa de Pós-Graduação
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Prof. Armando Albertazzi Gonçalves Jr., Dr. Eng.
Coordenador do Curso
Banca Examinadora:
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Prof. Acires Dias, Dr. Eng.
Orientador
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Prof. Jonny Carlos da Silva, Dr. Eng.
Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC
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Prof. Rodrigo de Souza Vieira, Dr. Eng.
Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC
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Prof. Gustavo Daniel Donatelli, Dr. Eng.
Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC
DEDICATÓRIA
À memória de meu Pai, Sr. Antônio, meu grande mestre e companheiro e principal incentivador da minha carreira profissional. Creio que este trabalho seria mais uma de suas realizações em vida.
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus, por me dar vida e sabedoria, e por me privilegiar com tantas coisas boas da vida, dentre as quais destaco minha profissão, da qual muito me honro.
Agradeço aos meus Pais, Antônio (em memória) e Maria, por me conceberem e me propiciarem ótima educação.
Agradeço à minha esposa, Maria de Fátima, pela paciência nas minhas ausências, pelo companheirismo e aconchego nas minhas horas de lazer.
Agradeço a empresa Portobello S.A., pela oportunidade de trabalhar, estudar, desenvolver minhas aptidões e pela flexibilidade de horário permitida ao longo deste mestrado.
Agradeço aos professores, pela oportunidade de aprendizado que foi proporcionada durante o mestrado.
Agradeço, em especial, ao meu orientador, Eng. Dr. Acires Dias, pelos ensinamentos e dedicação demonstrada na orientação deste trabalho.
Agradeço ao professor Eng. Dr. Jonny Silva, por ter-me encorajado a concluir este mestrado em 2015.
Aos colegas do NEDIP, pela troca de conhecimento, apoio e contribuições a este trabalho.
Por fim, a todos que me ajudaram, diretamente ou indiretamente, na conclusão desta dissertação.
RESUMO
Várias estratégias de manutenção são empregadas nos complexos industriais, tendo, como destaque, modelos de gestão que buscam ações preventivas, como TPM (Total Productive Maintenance), RCM (Reliability Centered Maintenance), e outras preventivas baseadas na condição, no tempo, em paradas, dentre outras. Ao aprofundar este tema, tanto do ponto de vista do planejamento quanto da aplicação, percebe-se que o grande desafio para otimização do custo dessas estratégias está em “o que fazer” e “quando fazer”; ou seja, qual escopo e com que periodicidade. Observa-se, no contexto industrial, que há conhecimento das equipes de manutenção em avaliar o comportamento das falhas, definir a vida útil dos principais sistemas que compõem os processos, programar todas as necessidades de reparo e controlar as paradas de um processo. Contudo, percebe-se que há limites em relação à previsão de periodicidade ótima, devido à grande complexidade de combinações possíveis de escopo e momento ideal para a parada de um processo. Esta percepção motivou o presente estudo, para o qual se traçou o objetivo de desenvolver um modelo matemático que otimizasse os custos de manutenção, por meio do estudo da vida útil dos sistemas, fundamentados pelo uso, tempo, condição e custos. A modelagem matemática utilizada foi implementada computacionalmente por meio do MATLAB®. Assim, foi possível analisar o comportamento das variáveis envolvidas na otimização da periodicidade, o custo residual por troca prematura, a periodicidade ótima, o escopo, os custos com manutenção corretiva/preventiva, o tempo de parada de processo e a identificação dos sistemas significativos para aplicação de projeto e para dimensionamento da vida útil dentro do conceito RCM. Para aplicar o modelo, foi desenvolvida uma metodologia que auxilia o usuário durante as simulações com a utilização da ferramenta computacional. A análise foi aplicada numa empresa da indústria cerâmica de grande porte, composta de mais de 43 processos com 5.000 ativos. Para as simulações foram utilizadas linhas de processo contínuo e equipamentos; contudo, a sistemática poderá ser utilizada em empresas de outros setores industriais.
Palavras chave: Manutenção preventiva, periodicidade, vida útil, modelagem matemática, custo residual, custo de manutenção.
ABSTRACT
Several maintenance strategies are introduced in the industrial environment and as a highlight management models that seek preventive actions such as TPM (Total Productive Maintenance), RCM (Reliability Centered Maintenance), in other preventive based on the condition, time, Turnaround, them others. Deepening this topic from the point of view of planning as the application, it is clear that the challenge to optimize the cost of these strategies is "what to do" and "when to do it", that is, what scope and which periodicity. It is observed in the industrial context, there is knowledge of the maintenance teams to evaluate the behavior of faults; in defining the useful life of the major systems that compose the processes; to schedule all repairs needs and control downtime of a process. However, we realized that there are limits on the optimal periodicity of prevision due to the great complexity of possible combinations of scope and ideal time to stop a process. This perception has motivated this study by which traced the objective of developing a mathematical model that optimizes maintenance costs through the lifetime of the study of systems, justified by used, time, condition and costs. Mathematical model was implement computationally in MATLAB®. It was possible to analyze the behavior of the variables involved in the optimization of periodicity, the residual cost for premature replacement, the optimal periodicity, scope, costs of corrective/preventive maintenance, process downtime and identification of systems that are important for project implementation and scaling of lifetime within the RCM concept. It was developed a methodology that assists the user during simulations. The analysis was applied to a large company industry, made up of more than 43 processes with 5000 assets. The lines and equipment were used for the simulations.
Key Words: Preventive maintenance, periodicity, lifetime, math modeling, residual cost, maintenance cost.
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APRESENTAÇÃO:
Engenheiro de Manutenção responsável por gerenciar estrutura de manutenção de um parque fabril, composto por 6 unidades com 43 processos, 5000 ativos, 220 colaboradores com um orçamento anual de R$ 35.000.000,00.
FORMAÇÃO ACADÊMICA E EXPERIÊNCIA PROFISSIONAL:Profissional graduado em Engenharia Mecânica pela Universidade do Vale do Itajaí, Pós-Graduado em Engenharia de Manutenção pela PUC-PR e mestrado em Engenharia Mecânica pela UFSC, possuí 21 anos de experiência em manutenção industrial, é versátil e habilidoso no planejamento e gerenciamento de manutenção; coordenação; projeto de gerenciamento; RCM; FTA; FMEA, 5S, TPM, software, CMMS; sistema com pressão hidráulica; bombas e linha de tubulação.
