ANÁlise de confiabilidade quantitativa e qualitativa, aplicada através da simulaçÃo de monte carlo, das linhas de acabamento de bobinas da arcelormittal tubarãO



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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO

Curso de graduação em Engenharia Mecânica

Bruno Bermudes Crasto

Daniel Lucca Viegas

ANÁLISE DE CONFIABILIDADE QUANTITATIVA E QUALITATIVA, APLICADA ATRAVÉS DA SIMULAÇÃO DE MONTE CARLO, DAS LINHAS DE ACABAMENTO DE BOBINAS DA ARCELORMITTAL TUBARÃO

Vitória


2016

Bruno Bermudes Crasto

Daniel Lucca Viegas

ANÁLISE DE CONFIABILIDADE QUANTITATIVA E QUALITATIVA, APLICADA ATRAVÉS DA SIMULAÇÃO DE MONTE CARLO, DAS LINHAS DE ACABAMENTO DE BOBINAS DA ARCELORMITTAL TUBARÃO


Trabalho de conclusão do curso de

graduação em Engenharia Mecânica

da Universidade Federal do Espírito Santo
Orientador: Prof. Dr. Luciano de Oliveira Castro Lara

Vitória


2016

Resumo

Com o atual contexto do mercado nacional, as empresas buscam cada vez mais excelência dos seus processos para elevar a sua competitividade. A otimização da gestão de ativos se encaixa perfeitamente neste cenário, e a engenharia de confiabilidade apresenta excelentes ferramentas para aumentar a lucratividade das empresas. Este trabalho consiste em um modelo quantitativo, através da análise de dados de vida dos equipamentos das linhas de acabamento de bobinas da ArcelorMittal Tubarão e a partir destas análises, com as informações de curvas de mantenabilidade e confiabilidade em cada bloco no diagrama de blocos de confiabilidade do sistema estudado, rodar a simulação de Monte Carlo, para verificar o ganho de disponibilidade das linhas após a implantação de um projeto de revisão de planos de manutenção.



Lista de Figuras

Figura 1.1 – Custo anual da manutenção....................................................................................10

Figura 1.2 – Custo da manutenção em relação ao faturamento anual bruto por setor.................10

Figura 1.3 – Vista aérea das unidades produtivas – ArcelorMittal Tubarão...............................11

Figura 1.4 – Fluxograma de processo da ArcelorMittal Tubarão...............................................13

Figura 1.5 – Vista aérea dos galpões das linhas de acabamento de bobinas da AMT.................14

Figura 1.6 – Vista em corte da Linha de Tesoura da AMT.........................................................15

Figura 1.7 – Vista em corte do Laminador de Acabamento da AMT.........................................15

Figura 2.1 – Expectativas crescentes da manutenção.................................................................18

Figura 2.2 – Mudanças da visão dos padrões de falha................................................................19

Figura 2.3 – Diagrama de decisão de Moubray..........................................................................22

Figura 2.4 – Resumo dos conceitos básicos de confiabilidade...................................................26

Figura 2.5 – Valores para Γ(α).............................................................................................................28

Figura 2.6 – Resumo das distribuições comumente utilizadas e suas funções............................33

Figura 2.7 – Configuração de confiabilidade em série...............................................................34

Figura 2.8 - Configuração de confiabilidade em paralelo..........................................................35

Figura 2.9 – RBD combinado paralelo e série............................................................................36

Figura 2.10 – Comparação das funções básicas de confiabilidade e mantenabilidade...............38

Figura 2.11 – Relação entre disponibilidade instantânea, média e em regime permanente........39

Figura 3.1 – Intervalos de levantamento de dados......................................................................42

Figura 3.2 – Modelo de planilha de dados por equipamento......................................................43

Figura 3.3 – Modelo de inserção de dados.................................................................................44

Figura 3.4 – Teste de aderência de distribuição estatística.........................................................45

Figura 3.5 – Função densidade de falha.....................................................................................46

Figura 3.6 – Confiabilidade vs Tempo.......................................................................................46

Figura 3.7 – Probabilidade de falha vs Tempo...........................................................................47

Figura 3.8 – Taxa de falha vs Tempo.........................................................................................47

Figura 3.9 – Cálculo do MTBF pela calculadora de confiabilidade...........................................48

Figura 3.10 – Curvas de confiabilidade e mantenabilidade vs Tempo do Laminador de Acabamento – Antes & Depois.................................................................................................53

Figura 3.11 – Curvas de confiabilidade e mantenabilidade vs Tempo da Linha de Tesoura – Antes & Depois.........................................................................................................................53

Figura 3.12 – Evolução do MTBF e MTTR do Laminador de Acabamento por equipamento..............................................................................................................................54

Figura 3.13 – Evolução do MTBF e MTTR da Linha de Tesoura por equipamento..............................................................................................................................54

Figura 3.14 – Diagrama de blocos de confiabilidade (RBD) do Laminador de Acabamento..............................................................................................................................56

Figura 3.15 - Diagrama de blocos de confiabilidade (RBD) da Linha de Tesoura......................................................................................................................................56

Figura 3.16 – Inserção de dados nos blocos de confiabilidade...................................................57

Figura 3.17 – Simulação de Monte Carlo do LA depois da revisão de planos............................58

Figura 3.18 – Resultados das simulações...................................................................................58

Figura 3.19 – Resumo individual das simulações por equipamento do LA................................59

Figura 3.20 - Resumo individual das simulações por equipamento da LT.................................60

Figura 3.21 – RS FCI das linhas.................................................................................................60



Lista de tabelas

Tabela 3.1 – Distribuições e parâmetros por equipamento do Laminador de Acabamento – Antes.........................................................................................................................................49

Tabela 3.2 - Distribuições e parâmetros por equipamento da Laminador de Acabamento – Depois.......................................................................................................................................50

Tabela 3.3 - Distribuições e parâmetros por equipamento da Linha de Tesoura – Antes.........................................................................................................................................51



Tabela 3.4 - Distribuições e parâmetros por equipamento da Linha de Tesoura – Depois.......................................................................................................................................52

Sumário

  1. Introdução.......................................................................................................................9

    1. Gestão de ativos e a manutenção no cenário atual...................................................9

    2. A empresa & as Linhas de Acabamento de bobinas................................................11

    3. O projeto de revisão de planos...............................................................................16

    4. Objetivo..................................................................................................................16

    5. Resumo dos capítulos.............................................................................................16

  2. Revisão bibliográfica.....................................................................................................17

    1. Evolução da manutenção........................................................................................17

    2. RCM.......................................................................................................................19

    3. Teorias de confiabilidade, disponibilidade e mantenabilidade (RAM)..................23

      1. Teoria da Confiabilidade.............................................................................23

      2. Modelos de distribuições estatísticas contínuas utilizadas em análises de confiabilidade..............................................................................................26

      3. Confiabilidade de sistemas..........................................................................33

      4. Teoria da Mantenabilidade..........................................................................37

      5. Teoria da disponibilidade............................................................................38

    4. Análise de dados de vida (LDA)............................................................................40

    5. Simulação de Monte Carlo.....................................................................................41

  3. Desenvolvimento da análise de confiabilidade.............................................................42

    1. Coleta e tratativa de dados.....................................................................................42

    2. Análises de dados de vida......................................................................................44

    3. Análises de disponibilidades através da simulação de Monte Carlo.....................55

  4. Conclusões....................................................................................................................61

  5. Referências Bibliográficas............................................................................................62



  1. Introdução



    1. Gestão de ativos e a manutenção no cenário atual

Com o atual cenário econômico vivenciado no Brasil, cada vez mais se faz necessário que as empresas busquem a otimização de seus processos para ganhar competitividade no mercado. A gestão de ativos pode ser uma excelente oportunidade para alavancar este ganho, visto que o investimento em infraestrutura atualmente é baixo.

Segundo a norma brasileira ABNT NBR ISO 55000:2014 referente a gestão de ativos, um ativo é um item, algo ou entidade que tem valor ou potencial para uma organização. O valor do ativo se tornará diverso de instituição para instituição, podendo ser tangível ou intangível.

A norma ainda diz que o controle eficaz e a governança dos ativos pelas organizações são essenciais para obter valor por meio do gerenciamento de riscos e oportunidades, com o intuito de alcançar um equilíbrio entre custo, risco e desempenho. A gestão de ativos permite a aplicação de abordagens analíticas para o gerenciamento de um ativo durante as diferentes fases de seu ciclo de vida, desde a concepção até o descarte, trazendo benefícios como: melhoria de desempenho financeiro, decisões informadas, risco gerenciado, melhoria de imagem, melhoria de sustentabilidade organizacional, melhoria da eficiência e eficácia.

Algumas áreas temáticas englobadas pela gestão de ativos, mas não limitadas a, são: gestão de dados, gestão de riscos, gestão da qualidade, gestão ambiental, desenvolvimento sustentável, qualificação e avaliação de pessoal, gestão de projetos, processo de comissionamento, custo do ciclo de vida, manutenção e dependabilidade (disponibilidade, confiabilidade, mantenabilidade e apoio da manutenção) (ABNT NBR ISO 55000:2014 – Gestão de ativos).

Nesse universo da gestão de ativos, voltando-se o foco para a gestão da manutenção e dependabilidade, segundo o documento nacional, medidor da situação da manutenção no Brasil, realizado em 2015, lançado a cada dois anos pela Associação Brasileira de Manutenção e Gestão de ativos (ABRAMAN), houve um aumento significativo no total de trabalhadores na manutenção em comparação com o número total de colaboradores da empresa: um valor de 30% ante os 25% registrados no documento anterior. Mostrando de certa forma um aumento da percepção da relevância da manutenção dos ativos pelas empresas.

Outro documento de mesmo caráter, porém realizado em 2011, reforça essa percepção onde mostra que a estimativa de gasto em 2011 com a manutenção chegava a cerca de 145 bilhões de reais como mostra a figura 1.1. Este mesmo documento também mostra a distribuição por setor dos gastos com manutenção em relação ao faturamento bruto conforme mostra a figura 1.2.



Figura 1.1 – Custo anual da manutenção

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