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1 IX Jornadas de Engenharia e Gestão Industrial Tema: “DA IDEIA AO PROJECTO” Baptista da Costa Universidade do Minho 05 de Maio de 2005 Gestão do custo do ciclo de vida dos equipamentos

Gestão do custo do ciclo de vida dos equipamentos

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Nesta apresentação pretende-se sensibilizar todos os que estão ligados à aquisição de equipamentos para os riscos a que ficam sujeitos nas áreas de segurança, ambiente, custos energéticos e financeiros, ao negligenciarem certos aspectos associados à Manutenção, que podem vir a causar sobrecustos durante a sua vida útil.

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IX Jornadas de Engenharia e Gestão Industrial

Tema:

“DA IDEIA AO PROJECTO”

Baptista da Costa

Universidade do Minho

05 de Maio de 2005

Gestão do custo do ciclo de vida dos equipamentos

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0 – Introdução

Nesta apresentação pretende-se sensibilizar todos os que estão ligados à aquisição de

equipamentos para os riscos a que ficam sujeitos nas áreas de segurança, ambiente,

custos energéticos e financeiros, ao negligenciarem certos aspectos associados à

Manutenção, que podem vir a causar sobrecustos durante a sua vida útil.

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1 – A “organização” do espaço

As tecnologias têm vindo a marcar, crescentemente, o nosso quotidiano e influenciam o

próprio ordenamento do território.

Antes do século XIX as actividades humanas estão muito agrupadas na agricultura e no

artesanato; assim, os locais de trabalho, formação, lazer, consumo e habitação estavam

confinados a um pequeno espaço físico.

Com a Revolução Industrial a criação de fábricas, dos grandes armazéns, zonas de lazer,

houve a tendência para distinguir cada vez mais as actividades em tempo e lugar.

No século XXI, sob a influência das técnicas de comunicação e da evolução das relações

sociais, as fronteiras entre as diferentes actividades têm tendência a desaparecer.

As fronteiras tradicionais entre o local de trabalho, local de habitação, local de formação,

local de lazer, local de consumo, vão-se romper, o que permitirá desestruturar as

actividades e garantir uma certa estrutura diferenciadora "trabalho/formação/lazer" para

os que o desejem.

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2 – Não há determinismo tecnológico

Não há um determinismo tecnológico. As mesmas tecnologias produzem resultados

contraditórios conforme os modelos de organização e de implementação e têm impactes

muito diferentes segundo a formação e o perfil de cada indivíduo.

Na gestão da mudança o conceito mais importante deixou de ser o das novas tecnologias,

como na década de 80, para passar a ser o da generalização de certas tecnologias.

Esta generalização apresenta grandes vantagens para as empresas e para os homens:

aumento da produtividade; aumento da qualidade; aumento da competitividade;

diminuição do esforço físico; novas actividades; etc.

Esta generalização e velocidade de difusão provocam um efeito de rejeição por parte de

muitas pessoas. As aplicações tecnológicas são fonte de exclusões, desigualdades e

injustiças.

Por outro lado o sistema técnico é mais complexo e em comparação com os sistemas

técnicos de outras épocas pode-se constatar três efeitos importantes que não existiram

noutras épocas:

Efeito de acumulação: Os produtos, os processos, o trabalho e a vida quotidiana não são

condicionadas por uma tecnologia, mas sim por uma acumulação de tecnologias.

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Pela primeira vez na história da humanidade, as mudanças tecnológicas dizem respeito à

vida no trabalho, à saúde, ao lazer, aos bancos, ao comércio, etc.

As organizações devem ter a consciência deste efeito de acumulação para não serem

surpreendidas por certas reacções do pessoal, porque frequentemente as reacções dos

trabalhadores em relação a um projecto tecnológico específico dependerão muito mais da

experiência de uma dada técnica que adquiriram no exterior da empresa que no próprio

projecto.

Alguns rejeitam a utilização de um teclado porque têm uma experiência negativa da

utilização de um guiché automático do banco, de um distribuidor informatizado de bilhetes

ou do computador dos filhos.

Efeito cruzamento: Cruzamento entre organizações, entre sectores e entre serviços.

Frequentemente uma mudança tecnológica tem consequências mais importantes noutras

organizações ou serviços do que naquelas em que é implantada.

O efeito cruzamento é uma das originalidades mais difíceis de gerir nomeadamente no

plano social. Este efeito vai complicar consideravelmente o estudo das implicações de um

projecto tecnológico e, em particular, por problemas de negociação com os diferentes

intervenientes.

A generalização, pela Segurança Social, do cartão magnético individual para cada

beneficiário afim de simplificar a troca de informações com os organismos de saúde

provocará mais consequências nos hospitais e nas farmácias do que na própria

Segurança Social.

Efeito Ritmo: O actual ritmo das descobertas científicas, das inovações tecnológicas

assim como da sua difusão não tinha jamais sido observada noutros períodos da

humanidade.

É a mais conhecida característica do sistema técnico actual, mas também o mais

controverso. Alguns pensam que em todos os tempos as evoluções tecnológicas deram a

impressão aos que as viveram de que eram mais rápidas, demasiado rápidas. Outros

pensam que actualmente se vê uma aceleração do ritmo do progresso técnico.

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3 - Da sociedade do “esforço” à sociedade da “avaria”

A aceleração do ciclo de desenvolvimento dos produtos, que a inovação tecnológica e a

concorrência acarretam, tem consequências muito importantes pois os produtos têm

ciclos de vida cada vez mais curtos, nos quais têm que operar de uma forma mais eficaz e

fiável.

Neste contexto, em que as tecnologias custam cada vez mais caro e duram cada vez

menos tempo e com a globalização, o desenvolvimento tecnológico de um país já não se

mede pela sua capacidade de produzir, mas sim pela sua capacidade de comprar e

manter tecnologia.

Há que integrar o facto de que, com o avanço tecnológico, caminhamos para o

“Sociedade da Avaria” e que esta não é um acontecimento fortuito, mas sim algo que tem

tratamento técnico, organizacional e social.

Os sistemas "altamente integrados" representam riscos de avarias importantes derivadas

das interrelações entre cada componente: geralmente quando são bem concebidos, estes

sistemas têm poucas avarias importantes, mas pelo contrário, subsistem frequentes e

numerosas micro-avarias.

A intervenção humana, permanente e imediata, é necessária, se queremos evitar que a

repetição destas micro-avarias provoque uma paralisação total do sistema.

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Nos últimos anos passou-se da civilização do esforço físico à civilização da avaria, onde

os trabalhos principais são trabalhos de vigilância, de manutenção, de diagnóstico e de

reparação.

É preciso aprender a viver com esta civilização da avaria. Em particular, é preciso

aprender a geri-la pondo em relevo três tipos de tratamentos: um tratamento técnico; um

tratamento organizacional e um tratamento social da avaria. À falta destes 3 tratamentos

arriscamo-nos a caminhar para a "civilização de catástrofe". Catástrofe económica pela

perda da competitividade pela multiplicação das paragens, ou catástrofe humana: Bhopal,

Tchernobyl, Airbus, acidentes de comboio ICE...

O tratamento técnico é o mais conhecido. Trata-se de aumentar a fiabilidade de cada

componente e multiplicar os circuitos. Este tratamento é indispensável mas limitado

porque torna ainda mais complexo os sistemas já complexos.

Está também limitado pelo facto de as avarias devidas a erros de programação

informática serem difíceis de eliminar.

O tratamento organizacional torna-se cada vez mais indispensável: reagrupar numa

mesma equipa "manutenção/diagnóstico/reparação", com a menor divisão de trabalho

possível; investigar a velocidade óptima para diminuir a taxa de avarias; formação em

diagnóstico, concepção e difusão de sistemas de diagnóstico inteligente de avarias.

Estamos em vias de descobrir uma nova categoria de excluídos - os que não conseguem

efectuar os trabalhos de diagnóstico. De facto, ainda se ignora como se efectua um "bom"

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diagnóstico em sistemas complexos. É difícil ensinar a técnica do diagnóstico aos que não

têm "intuição".

O tratamento social é frequentemente subestimado, mas terá cada vez mais importância.

Não se repara "depressa e bem" e não se efectuam manutenções preventivas, a não ser

que as condições de trabalho, de higiene e de segurança sejam boas e se esteja

motivado, implicado e vigilante.

No caso particular do Metro do Porto, os equipamentos representam importantes custos

durante a sua vida útil e os clientes são particularmente sensíveis à qualidade e

segurança do transporte, que é materializada em aspectos que vão desde: o ar

condicionado que não funciona; deficiências na iluminação, quer a bordo, quer nas

estações e paragens; avarias nos sistemas de informação ao público; avarias nas

escadas rolantes e ascensores – inviabilizando o acesso de pessoas de mobilidade

reduzida - até situações de falta de pontualidade do transporte por avaria do Material

Circulante. A confiança dos clientes no Sistema seria seriamente abalada em caso de

acidente, potencialmente gerador de pânico e de danos materiais e humanos.

4 – A problemática RAMS (NP EN 50 126)

O critério RAM (Reliability, Availability, Maintainability) é aplicado para assegurar um bom

nível de fiabilidade, uma alta disponibilidade operacional e um custo de exploração

limitado e aplica-se ao longo das fases do ciclo de vida de um sistema.

Em Setembro de 1999 a União Europeia adoptou a EN 50 126 aplicada às sociedades de

exploração ferroviária e às indústrias ferroviárias. Esta norma define o ciclo de vida de um

sistema em 14 fases.

A problemática RAMS é usada já há muitos anos noutros sectores de actividade, em

particular na indústria automóvel e electrónica, pelo que esta norma, aplicável ao sector

ferroviário, não sendo inovadora, introduz no sector uma mais valia que não será de

desprezar.

De entre estes aspectos realço que, na presente norma, a análise dos factores humanos,

do ponto de vista dos seus efeitos sobre a RAMS de um sistema, faz intrinsecamente

parte da “abordagem sistémica” exigida pela norma.

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As aplicações ferroviárias implicam, geralmente, uma variedade de grupos humanos:

passageiros; pessoal de exploração e de manutenção, assim como as pessoas afectadas

pela exploração ferroviárias: desde os automobilistas até às passagens de nível. Cada um

é susceptível, face a uma situação, de reagir de maneira diferente. Torna-se claro que o

factor humano tem um impacte potencial importante sobre a RAMS de um sistema

ferroviário.

4.1 O caso do Metro do Porto

O objectivo dum AMDEC é fornecer um produto cujo nível de falhas seja inferior a um

valor pré-determinado, consistindo na análise dos modos de falhas, seus efeitos e sua

criticidade. Permite melhorar a qualidade do produto, antes mesmo de ser fornecido ao

utilizador.

Para fazer face a esta exigência a Adtranz apresentou a gestão da problemática RAMS

(Reliability, Availability, Maintainability, Safety) em regime de seguro de qualidade, a qual

é constituída pelas seguintes análises:

Reliability - Análise Preliminar da Fiabilidade do Veículo, que permite o cálculo do tempo

médio entre avarias “mean time between failure” (MTBF).

A tabela mostra a alocação das taxas de avarias para a análise de fiabilidade de missão

do veículo relativas exclusivamente às avarias que bloqueiam as instalações associadas,

sendo que, para cada avaria se indicam dois valores de “failures in time” (FIT): um é o

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valor de avaria de base que representa o n.º total de avarias e o outro indica o valor da

taxa de avaria bloqueadora, ou seja, apenas as avarias que imobilizam o veículo.

O motor de tracção com FIT= 10 000 avarias por 10E9 horas é equivalente a dizer que

tem uma avaria bloqueadora em cada 100 000 horas de funcionamento.

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Availability - Análise Preliminar de Disponibilidade (D)

A disponibilidade do veículo é calculada com base da seguinte fórmula:

D = MTBF / (MTBF + MTTR) (MTTR - “mean time to repare” – tempo médio de reparação)

Para efeitos de cálculos da Disponibilidade, são apresentadas os seguintes cálculos:

a) Disponibilidade para a Manutenção Preventiva

Dados:

Distância percorrida anualmente - 100 000 Km

Ciclo de manutenção anual : - 34,25 horas

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(12Q + 6M + 3RT + 2RT2 + 1RT3 + 0,5 RT4)

Q – Revisão Quinzenal, M- Revisão Mensal, RT – Revisão de Turno

Cálculos:

Paragem para Manutenção Preventiva Diária = 34,25 / 365 = 0,0938 h

b) Disponibilidade Intrínseca do Material Circulante

Dados do veículo: MTTR= 0,843 h MTBF= 158 h

O MTBF do veículo foi calculado considerando toda as avarias em todos os sistemas, subsistemas, órgãos e peças.

Distância percorrida anualmente = 100 000 Km

Velocidade média de conversão = 21 Km / h

Cálculos:

Horas de funcionamento =Distância / Velocidade = 100 000 / 21 = 4761,9 h

N.º de Avarias / ano = Tempo de func. / MTBF = 4061,9 / 158 = 30,14 avarias/ano

Tempo de paragem por avaria = N.º de avarias X MTTR = 30,14 x 0,843 = 25,4 h

Indisponibilidade diária para manutenção correctiva = 25,4 / 365 = 0,07 h

Conclusão:

Indisponibilidade diária mensal total ( manutenção preventiva + manutenção correctiva) =

0,0938 + 0,07 = 0,1638 h

Indisponibilidade anual = Indisponibilidade diária x velocidade média x 365 / distância

percorrida = 0, 1638 x 21 x 365 / 100 000 = 0,0125 = 1,25%

Com uma disponibilidade de 98,75% fica demonstrado que o veículo possui óptimos requisitos de fiabilidade (de base e funcional de exercício) bem como de manutenção.

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Maintainability - Análise Preliminar de Manutibilidade, que permite o cálculo do MTTR.

Subconjuntos

Modos de avaria

Taxa de avaria

unitária em 10E-6 horas

Trabalho de manutenção

Ferram. Especial

Pessoal para verificação e substituição

Tempo total

Qtd

Operação Horas Homem

Central de controle Avaria funcional 2,5 Substituição e reparação Não 1 B 0,5 0,5 1 Comando motor porta Avaria funcional 1 Substituição e reparação Não 1 B 0,3 0,3 12

Motor porta Avaria funcional 2 Substituição e reparação Não 1 B 0,3 0,3 12 Orgãos de movimento Avaria funcional 0,5 Substituição e reparação Não 2 B 0,5 1 12 Botão de comando e

sinalização Avaria funcional 6 Substituição e reparação Não 1 B 0,3 0,3 12

Conversor 24Vca/24Vcc Avaria funcional 1 Substituição e reparação Não 1 B 0,8 0,8 1 Porta Avaria funcional 0,1 Substituição Não 2 B 1,5 3 24 Porta Avaria funcional 25 Regulação Não 1 B 0,5 0,5 24

Batente porta Avaria funcional 0,4 Substituição e reparação Não 1 B 0,4 0,4 24

TAXA DE AVARIA GLOBAL CONJUNTOS 729,500 MTTRm 0,473

Os valores de MTTR foram calculados com base nas fichas de manutenção correctiva e

nos valores correspondentes da taxa de avaria com recurso à estrutura em árvore,

conforme quadro seguinte, tendo-se tomado como exemplo a análise de manutenção

correctiva da instalação das Portas, dentro da caixa do veículo - sendo que o valor global

para o veículo completo: MTTR = 0,843 horas, ou seja 51 minutos.

Safety - Análise de Segurança

A segurança é garantida, durante as fases de concepção e fabrico, pela aplicação das

normativas e leis vigentes de Segurança e do Sistema da Qualidade.

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4 – LCC – Life Cycle Cost

O conceito de custo do ciclo de vida evoluiu no fim da década de 70 para DLTCC (design

to life cycle cost) com base na ideia de que uma aquisição de equipamento não pode ser

medido apenas pelo investimento inicial, já que os custos de utilização e manutenção

podem ser mais elevados que os custos de aquisição.

O potencial de redução de custos diminui à medida que se progride no ciclo de vida.

Para gerir o ciclo de vida como um todo, necessitamos de planear e controlar todas as

actividades envolvidas. Por um lado, necessitamos de garantir que todas as actividades

técnicas decorrem de uma forma controlada (de acordo com procedimentos

estabelecidos) e que a informação é gerada e distribuída a quem dela necessita; por outro

lado, necessitamos de controlar os custos relacionados com cada actividade.

Se o primeiro objectivo coincide com os requisitos de garantia da qualidade, o segundo

requer conhecimentos de várias disciplinas (contabilidade, gestão, planeamento, finanças,

manutenção, fiabilidade, economia,...)

O custo do ciclo de vida constitui um ponto de equilíbrio entre o presente e o futuro (pelo

menos, necessitamos de adicionar custos presentes e futuros); a disponibilidade de

informação sobre as fases do ciclo de vida do produto aumentará a exactidão da

estimativa.

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Por outro lado, o aumento crescente da concorrência e da inovação exerce uma pressão constante no ciclo de vida dos produtos, diminuindo drasticamente, quer o tempo de concepção e desenvolvimento, quer o tempo de aparecimento de novos produtos concorrentes com características adicionais. Este ambiente competitivo vem tornar a concepção numa actividade crítica para o sucesso. À medida que o projecto avança da concepção para o projecto e especificações, menor é a possibilidade de modificações, aumentando significativamente o seu custo. Quanto mais cedo forem detectados os erros e deficiências, menores constrangimentos existem, mais fácil é a sua resolução. O potencial de economia está associado às decisões mais adequadas nas fases iniciais do projecto. Nas compras de grandes equipamentos, a noção de "Custo do Ciclo de Vida" (Life Cycle Cost), está a ser banalizada. Há que saber antecipadamente a durabilidade do equipamento: - Em que momento fornece um ganho de exploração máximo? - Em que momento devem cessar as acções de manutenção? - Em que momento esse equipamento deve ser desqualificado? - Deve-se renova-lo ou reconstrui-lo? - Ele tem valor de revenda?

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O LCC, é a soma algébrica das despesas relativas à propriedade de um equipamento, e das receitas que ele propicia. O LCC é um meio de apoio à decisão, aparecendo com destaque no quadro de ocorrências da gestão económica. Ele visualiza e acumula todos os dados económicos obtidos ao longo do ciclo de vida de um equipamento. O LCC constitui um ponto de equilíbrio entre o presente e o futuro (pelo menos, necessitamos de adicionar custos presentes e futuros); a disponibilidade de informação sobre as fases do ciclo de vida do produto aumentará a exactidão da estimativa.

4. 1 O caso do Metro do Porto

O Adjudicatário, para cálculo do LCC - que engloba investimento inicial, manutenção e

exploração (energia + pessoal tripulante) - empregou os softwares Minimarvel e Excel 5,

tendo usado a seguinte metodologia:

Dados:

“Project” - Dados gerais do projecto e Câmbios

“Global Data” - Custo de Mão de Obra

- Número de veículos

- Quilometragem anual da frota

- N.º de anos

“Equipment data” : - Estrutura do veículo (Quantidades por conjunto)

- Dados de Manutenção preventiva e Manutenção Correctiva

- Custo de “spare parts”

- Tempo das intervenções de manutenção

- Valor de MTBF por conjunto

- Velocidade média

- Custo de energia ( 20$00 KW / h )

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O Metro do Porto tomou, para cálculo do LCC, os seguintes pressupostos:

Vida útil: - 30 anos

Amortização: - Valor material no fim da vida útil: 10% do valor de aquisição

- Decréscimo linear do valor residual

Fórmula:

Custo de posse do veículo = (CA+CM–VR)/n.º anos=(0,9 CA+CM)/30 Em que: CA – Custo de aquisição

CM – Custo de manutenção acumulado a 30 anos

VR – Valor Residual dos Veículos

O cálculo do LCC - que engloba investimento inicial, manutenção e exploração (energia +

pessoal tripulante) , para uma vida útil de 30 anos é de:

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O cálculo do LCC para uma frota de 72 unidades: 87,2 milhões de contos.

Quanto aos Planos de Manutenção, os componentes do veículo são divididos em 4

categorias quanto a acções de manutenção:

PLANOS DE MANUTENÇÃO

CATEGORIA DO

COMPONENTE

Componentes sujeitos a manutenção

HARD

Componentes sujeitos a manutenção

ON CONDITION

Componentes sujeitos a manutenção

CONTINOUS MONITORING

Componentes sujeitos a manutenção QUANDO HOUVER AVARIA

Metodologia

Substituição/ Operação com prazo fixo

Substituição/ Verificação a prazo fixo

Substituição/ revisão efectuada após sinalização de um sistema de monitorização sem necessidade de verificação a prazo fixo

Substituição só no momento em que se verifica a avaria

Aplicação

Componentes mecânicos sujeitos a desgaste e vida útil determinada. -Rolamentos -Juntas de borracha -Óleos e lubrificantes

Componentes mecânicos sujeitos a desgaste e a vida útil não directamente previsível. -Pastilhas de freio -Rodas -Contacto do pantógrafo com a catenária

Sistemas com componentes sujeitos a desgaste e/ou mau funcionamento detectado por sensores apropriados e/ou equipamentos com diagnóstico automático que detectam valores for dos limites ou ainda instalações providas de autocheck em cada arranque. -Níveis de óleo nos reservatórios -Componentes eléctricos.

Componentes mecânicos da estrutura não sujeitos a desgaste sensível. -Suportes -Caixas -Tubagem e elementos de ligação eléctrica e pneum

Para além de ser um investimento de capital intensivo em Equipamento temos ainda que

considerar o facto de os Custos de Posse representarem um custo complementar muito

importante.

Ou seja, só no Material Circulante, ao valor de aquisição de 36 milhões de contos há que

adicionar 51,2 milhões de contos de Custos da Posse, ao longo dos 30 anos de vida útil,

sendo que, dentro destes Custos, a Manutenção representa um adicional de 54% em

relação ao investimento inicial, ou seja, 19,5 milhões de contos