Edição 23, Janeiro 2007

Utilizando o Software BlockSim para Analisar Sistemas que Não Operam 24 Horas por Dia

Muitas linhas de produção não operam 24 horas, e sim em tempo parcial (ex. turno de 8 horas por dia). Entretanto as equipes de manutenção são requisitadas para continuar trabalhando após o término de operação da linha. Este artigo irá discutir a utilização do software BlockSim para modelar e simular estes tipos de operações. A chave para modelar este tipo de cenário é incorporar um bloco que funcione como um "relógio" do sistema, e faz a operação parar após um certo período (ou porcentagem) de tempo, e ainda permitir que as equipes de manutenção continuem os seus trabalhos.

Exemplo

Considere um simples sistema reparável, como por exemplo uma linha de produção (onde manutenções corretivas, preventivas e inspeções são realizadas).

Figura 1: Exemplo de uma linha de produção

Normalmente quando simulando este RBD (Diagrama de Blocos de Confiabilidade), assumimos que todas as máquinas trabalham 24 horas por dia. No caso de operações não contínuas, este tipo de simulação não irá refletir este fato. Poderíamos, por exemplo, para um turno de trabalho diário 8 horas e desejamos analisar a operação durante um período de um ano, realizar a simulação para o período de 365 dias x 8 horas/dia = 2920 horas. Esta abordagem implica que ao final do turno de trabalho as ações das equipes de manutenção seriam também interrompidas, implicando que ações não finalizadas seriam também interrompidas e continuadas somente no dia seguinte (ou no caso de novas ações, estas só seriam iniciadas no próximo turno). Em outras palavras, sob este modelo todo tempo indisponível será acumulado durante as horas de operação, e na verdade somente uma parte deste tempo indisponível irá ocorrer durante as horas de operação . Em muitas situações as equipes de manutenção são requisitadas a continuar suas tarefas após o término do turno de operação da linha. Para modelar esta situação será necessário utilizar uma outra  abordagem.  

Solução

Primeiro, nós necessitamos criar uma maneira para parar toda a operação durante 16 horas/dia, ou seja , fazer com que as máquinas não trabalhem durante este período. Uma maneira simples de fazer isso é criar um bloco que irá permitir parar o sistema por 16 horas/dia e colocá-lo em série em relação a todo o sistema, como ilustrado na Figura 2.

Figura 2: Incorporando turnos na operação do sistema

As propriedades do bloco Shift (turno) são apresentadas na Figura 3. A distribuição de vida escolhida é uma Normal com média = 20000 horas (deve ser muito maior do que o tempo final da simulação). O motivo deste valor ser muito maior que o tempo de simulação será para permitir que este bloco não falhe durante o período de simulação do sistema. Observe que o bloco Shift deve "operar" mesmo que o sistema fique indisponível; isto será definido selecionando a opção "Item operates even if system is down" localizada na pasta "General" na janela "Block Properties". Se esta opção não for selecionada, o final do dia de operação será definido quando uma máquina ficar indisponível (quebrada), situação essa que não se aplica ao nosso modelo. Por outro lado, os outros blocos não deveriam acumular nenhuma idade durante as horas não trabalhadas do dia; isto significa que a opção "Item operates even if system is down" deve ser deselecionada para os outros blocos do sistema (a menos que existam alguns blocos que também possam operar durante as horas indisponíveis do sistema).

Figura 3: Propriedades da distribuição de falha do bloco Shift

As propriedades de ações corretivas do bloco Shift é irrelevante para o nosso modelo, já que o bloco Shift não irá falhar durante o período da simulação, mas mesmo assim é necessário que ele seja definido para permitir acesso às propriedades de inspeção do bloco; para fazer isso, nós imputamos 0 horas como duração do evento de ação corretiva (opção "fixed duration" na pasta "Corrective"). Nenhuma manutenção preventiva será especificada, já que ela não será aplicada em nosso exemplo. Uma inspeção de duração fixa de 16 horas será especificada (veja Figura 4) para permitir que o sistema interrompa a operação por 16 horas/dia. Observe também que a opção Inspection brings system down não deve estar selecionada de maneira a fazer com que o sistema todo fique indisponível durante este período de parada (16 horas/dia). Para especificar que o sistema estará operante durante 8 horas/dia, (significa que o bloco Shift não irá parar até que se decorram as 8 horas a partir do início do turno), necessitamos definir, para o bloco Shift, uma política de inspeção com as propriedades definidas conforme apresentado na Figura 5.

Figura 4: Propriedades de inspeção do bloco Shift

Figura 5: Política de inspeção do bloco Shift

Observe que as propriedades de manutenção dos outros blocos do sistema são omitidas neste artigo, já que não é o foco principal na discussão. A Figura 6 apresenta os resultados de 1000 simulações para 1 ano (8760 horas) de operação.

Figura 6: Resultados da Simulação

Observe que a Disponibilidade Média calculada não é o número que queremos, já que inclui todas as horas indisponíveis, e que neste caso inclui também o tempo em que as máquinas não trabalharam devido ao final de turno , ou seja, as 16 horas/dia de parada. No nosso caso este tempo indisponível é devido às "paradas por inspeção" a qual foi utilizada para modelar a parada de 16 horas/dia. Isto significa que a Disponibilidade Média que queremos é aquela que não inclui o tempo indisponível referente a inspeção. A Disponibilidade Média correta então é apresentada na coluna 5 "Mean Availability (w/o PM & inspection)", e que é igual a 98,17%.

Neste modelo alguns ajustes são necessários de maneira a interpretar os resultados apropriadamente. Pois nós sabemos que o sistema estará indisponível por 16 horas/dia devido a não existência de turno de trabalho neste período, e não devido a falhas e portanto devemos adicionar as 16 horas/dia de parada em nossos resultados. O resultado da simulação apresentou que o tempo disponível será de 2819,96 horas durante o ano. Se nós adicionarmos 16 horas/dia x 365 dias = 5840 horas, então nosso tempo disponível atual será de 8659,96 horas ou 98,85% do tempo disponível. Observe que outras modificações nos resultados da simulação podem ser necessárias para a correta interpretação, dependendo das particularidades de cada cenário.
 

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