Otimizando o Tempo para Manutenção Preventivas para um ùnico Componente ou Equipamento

Especialistas em manutenção concordam que realizar trocas de componentes antes das falhas ocorrerem (preventivamente) pode, dentro de certas circunstâncias, representar sensíveis economias do que reparar o componente quando a falha ocorrer (corretivamente). A chave é determinar se a troca preventiva para um dado componente é apropriada, e sendo, qual o melhor tempo para fazê-la. Este artigo apresenta o conceito para se determinar o tempo ótimo para realizar a troca para um único componente. (Observe que apesar de utilizarmos o termo componente neste artigo, podemos utilizar os mesmos princípios para decisões de troca relativas a equipamentos e/ou linhas de produção.)

Deveria um Componente ser Trocado Preventivamente ?

Dois requisitos devem ser levados em consideração para verificar se a troca preventiva de um componente é necessária. Primeiro, manutenções preventivas fazem sentido quando o componente fica pior com o passar do tempo. Em outras palavras, com o passar do tempo, o componente se torna mais sucetível a falha ou está sujeito à desgaste. Se os dois requisitos estão presentes em um equipamento, então a manutenção preventiva é apropriada e um tempo ótimo (mínimo custo) para a realização do reparo preventivo pode ser calculada.

Calculando o Tempo Ótimo para o Reparo

Figura 1: Custo de Operação por Unidade de Tempo vs. Tempo de Operação

Para calcular o tempo ótimo para troca de um componete, a análise deve ser baseada no comportamento da taxa de falha deste componente. Isto pode ser obtido utilizando técnicas padrões de análise de dados de vida para determinar a distribuição de vida do componente. Na maioria dos casos, a distribuição de vida Weibull pode ser utilizada e pode ser calculda de maneira fácil utilizando o software Weibull++. No caso da distribuição Weibull, se o parâmetro de forma, b, é maior do que um, então a taxa de falha é crescente com o passar do tempo. Isto satisfaz o primeiro requisito de trocas preventivas. (Observe que neste caso não poderíamos ajustar uma distribuição exponencial pois sua taxa de falha é constante). O segundo requisito que irá justificar a troca preventiva depende do componete e pode ser justificada se o custo da troca planeja ou preventiva (C_P) for menor do que o custo da troca não planejada ou corretiva (C_U).

Se os dois requisitos forem satisfeitos, então o custo de operação por unidade de tempo vs. tempo de operação pode ser plotado. Podemos observar no gráfico (apresentado na Figura1), que medida que o tempo passa os custos de reparo corretivo aumentam (desde que a taxa de falha do componete aumente com o tempo). Os custos com reparos preventivos irão diminuir a medida que o tempo aumenta, ou seja, o custo cai a medida que diminuem as necessidades de ações preventivas. O custo total irá ser a soma desses dois custos. Em um ponto (tempo t), existirá o ponto de custo mínimo o qual determinará o tempo ótimo para a troca preventiva deste componente.

O resultado deste gráfico pode ser melhor explicado pela seguinte formulação matemática:

Onde C_P  é o custo para cada ação preventiva, C_U  é o custo para cada ação não planejada ou corretiva, e R(t) é a função confiabilidade do componente. O tempo ótimo para a troca pode ser facilmente obtido resolvendo a equação em função de t de modo que:

Exemplo

Por exemplo, considere um simples caso de um componente que ajusta a uma distribuição Weibull com o parâmetro de forma (b) igual a 2,5 e parâmetro de escala (h) igual a 1.000 horas. Se assumirmos que o custo da troca corretiva é de $5 e o custo da troca preventiva é de $1, o tempo de troca para um custo mínimo (ótimo) para este componente seria de 493 horas, com um custo de $0.003462 por hora. Isto é apresentado graficamente na Figura 2.

Os softwares BlockSim e Weibull++ incluem ferramentas que permitem desenvolver este tipo de análise.

Figura 2: Gráfico - Política para Otimização daTrocas