Design for Maintainability

Design para facilitar a manutenção e o reparo

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Autoria: Henrique Rozenfeld (roz@usp.br)  

Descrição resumida

O “Design for Maintainability” (DfMn) é uma prática de design que apoia a criação de produtos, sistemas ou objetos que sejam fáceis de manter e reparar com rapidez e baixo custo ao longo do seu ciclo de vida .

Veja no nosso glossário outros termos que podemos utilizar no lugar do “Design for Maintainability”. Vamos adotar este temos e sua sigla e em alguns pontos desta seção utilizamos um termo em português no lugar de maintainability: mantenabilidade.

Características do design for maintainability:

  • o design (especificação) do sistema deve permitir que se minimizem os esforços futuros de manutenção necessários para manter o produto em boas condições (Mulder et al., 2012). 
  • a mantenabilidade deve ser intrínseca ao sistema e incorporada ao seu design para garantir que o sistema esteja disponível e operando de maneira eficaz e eficiente (Blanchard & Fabrycky, 2014).
  • é aplicado a uma variedade de disciplinas, incluindo engenharia, design industrial, arquitetura, construção civil e eletrônica.
  • as regras e diretrizes de design for maintainability devem ser aplicadas desde o início do desenvolvimento.
  • visa tornar os produtos mais sustentáveis (econômicos, com menor impacto ambiental e social) e amigáveis para o usuário, garantindo que eles possam ser usados por mais tempo com menos dificuldades em caso de problemas ou necessidade de manutenção.
  • ao projetar (design) um sistema com a manutenção e o reparo em mente desde o início, você pode reduzir custos a longo prazo, aumentar a durabilidade do produto e minimizar o desperdício.
  • a disponibilidade de um sistema manter sua operação durante mais tempo possível, depende de dois fatores: a confiabilidade do sistema e a sua mantenabilidade, ou seja, a capacidade desse sistema ser mantido e/ou reparado (em caso de falha) e devolvido com rapidez e eficiência para voltar a cumprir suas funções (Blanchard & Fabrycky, 2014).

A mantenabilidade é a contrapartida da confiabilidade. Ambos os parâmetros dependem do projeto (design) do sistema (Blanchard & Fabrycky, 2014).

Repare no destaque para o termo “sistema” nos itens anteriores. A mantenabilidade (que será mais explorada no próximo tópico) não está somente relacionada ao design dos produtos, mas também aos elementos que possibilitam a realização da manutenção, tais como: ferramentas, dispositivos, equipamentos, instruções, infraestrutura (física, lógica, de TIC, logística), planejamento e principalmente as pessoas que realizam a manutenção. Por isso, se usa o termo sistema, que envolve todos esses elementos.

O Design for Maintainability ensina aos profissionais de engenharia que eles precisam de práticas de projeto de mantenabilidade para alcançar o mínimo de manutenção e atingir os objetivos de custo e tempo para a operação e sustentação do sistema ou produto ao longo de sua vida útil. A situação preferida final é a ausência de manutenção (Gullo & Dixon, 2021).

Uma vez que a mantenabilidade é projetada desde o início, é importante especificar metas tanto de confiabilidade quanto de manutenção no início do ciclo de design. Isso, por sua vez, exige o conhecimento antecipado da vida esperada

O estabelecimento dessas metas quantitativas é baseado nos métodos e indicadores descritos nesta seção.

O mantra do  Design for Maintainability deveria ser “quanto menos, melhor”. A aplicação de práticas de  Design for Maintainability, que reduzem a manutenção, melhoraram o sistema ou produto (Gullo & Dixon, 2021).

O desenvolvimento desta prática começou na área de produtos mecânicos e eletrônicos e cada vez mais está sendo utilizado na área de operações de fábricas, equipamentos e infraestrutura e na área da construção civil.

Tipos de manutenção

Extraímos as definições dos tipos de manutenção do nosso glossário, que foram baseadas na norma NBR 5462 (ABNT, 1994):

  • Manutenção corretiva: manutenção efetuada após a ocorrência de uma pane destinada a recolocar um item em condições de executar a função requerida.
  • Manutenção preventiva: manutenção efetuada em intervalos predeterminados, ou de acordo com critérios prescritos, destinada a reduzir a probabilidade de falha ou degradação do funcionamento de um item
  • Manutenção preditiva: manutenção que permite garantir uma qualidade de serviço desejada, com base na aplicação sistemática de técnicas de análise, utilizando-se de meios de supervisão centralizados ou de amostragem, para reduzir ao mínimo a manutenção preventiva e diminuir a manutenção corretiva. Sinônimo: manutenção controlada
Leia mais sobre manutenção preditiva.

O que é mantenabilidade?

No nosso glossário você encontra algumas definições de mantenabilidade. Vamos citar algumas neste tópico. Além disso,  vamos  destacar os aspectos de como mensurar a mantenabilidade.

“A mantenabilidade (também conhecido como manutenibilidade) é a capacidade de um item ser mantido ou recolocado em condições de executar suas funções requeridas, sob condições de uso especificadas, quando a manutenção é executada sob condições determinadas e mediante procedimentos e meios prescritos” (ABNT, 1994). 

Segundo Blanchard & Fabrycky (2014), a mantenabilidade é a habilidade de um sistema de ser mantido, enquanto manutenção constitui uma série de ações para restaurar ou reter um sistema do seu estado operacional efetivo. Mantenabilidade é um parâmetro dependente do design do sistema, ou seja, é uma característica do design, que pode ser expressa em termos de:

  • tempo (duração) de manutenção;
  • frequência de manutenção;
  • esforço (horas-homem) de manutenção e
  • custo de manutenção.
Conheça as definições dos principais indicadores no tópico “Indicadores de mantenabilidade” mais a frente.

Mantenabilidade no ciclo de vida

A mantenabilidade, assim como a confiabilidade, deve ser uma consideração inerente ao processo geral de engenharia de sistemas, começando durante a fase de projeto conceitual. Nessa etapa, é importante pensar em quão fácil será cuidar do sistema no futuro. Para isso, analisamos diferentes aspectos: o que o sistema precisa fazer, como ele será mantido e quais são as partes mais importantes para focar.

Depois disso, o próximo passo é detalhar como os sistemas, subsistemas e componentes do sistema irão trabalhar. Esse processo envolve várias etapas: definir o que precisa ser feito, analisar as melhores formas de fazer, e avaliar se a solução está adequada. Existem várias ferramentas e métodos que nos ajudam a planejar essas soluções, principalmente nas primeiras fases do projeto.

Conforme o projeto avança e começamos a criar modelos físicos do sistema, continuamos a avaliação do processo de manutenção. Realizamos testes para garantir que tudo funcione bem quando o sistema estiver completo. Esses testes fazem parte de uma avaliação geral do sistema, para assegurar que ele atende todas as necessidades previstas.

Listamos em seguida possíveis fases do ciclo de vida de um sistema e atividades correspondentes de mantenablidade.

Fase de design conceitual:

  • Proposição do conceito da manutenção
  • Elicitação de requisitos qualitativos e quantitativos de mantenabilidade
  • Planejamento da mantenabilidade

Fase de design da arquitetura do sistema (projeto preliminar)

  • Alocação dos requisitos de mantenabilidade aos itens do sistema
  • Análise da mantenabilidade e estudo dos trade-offs
  • Análise de engenharia de manutenção
  • Apoio ao design do sistema (aplicação das regras e diretrizes de design for maintainability) 
  • Previsões na manutenibilidade
  • Revisão formal do design e aprovação

Fase de projeto detalhado e desenvolvimento

  • Análise da mantenabilidade e estudo dos trade-offs
  • Análise de engenharia de manutenção
  • Apoio ao design do sistema (aplicação das regras e diretrizes de design for maintainability) 
  • Previsões na manutenibilidade
  • Demonstração e testes da mantenabilidade
  • Revisão formal do design e aprovação

Fase de produção

  • Teste de mantenabilidade e avaliação
  • Coleta e análise de dados de mantenabilidade e ações corretivas.

Fase de uso e apoio do ciclo de vida

  • Coleta e análise de dados de mantenabilidade e ações corretivas.
  • Mudanças do sistema

Observações:

  • Apesar das fases serem sequenciais, pode haver retornos (feedbackO de cada uma das fases para as anteriores, pois decisões anteriores podem ser modificadas.
  • A diferença entre as fases de design da arquitetura e de projeto detalhado e desenvolvimento é o nível de detalhamento (óbvio) e, por isso, há a atividade de demonstração e testes de mantenabilidade.
  • As atividades das fases de design conceitual, arquitetura e detalhamento podem ser consideradas como parte do “design for maintainability”.

Por que aplicar o design for maintainability?

Em alguns produtos duráveis, os custos totais de manutenção e reparo durante a vida do produto podem exceder o preço de compra, principalmente se considerarmos produtos com um longo ciclo de vida (como aviões e alguns equipamentos de manufatura, ou mesmo sistemas de produção contínua).

A diminuição dos custos de manutenção traz maior satisfação para os clientes e reduz as despesas de garantia (do fornecedor). 

Os custos de manutenção no ciclo de vida são determinados por (Moss, 1985)):

  • as diferentes forma que um produto pode falhar para desempenhar de forma correta;
  • a frequência que os diferentes tipos de falha ocorrem;
  • o tipo de reparo exigido para corrigir cada tipo de falha; e
  • o tempo e material exigido para realizar a rotina de manutenção prescrita pelo fabricante.

Além disso, existem produtos inseridos em um sistema mais amplo, como por exemplo o Sistema Produto-Serviço (PSS), cujo modelo de negócio depende da disponibilidade de uso 

Além disso:

  • modelos de negócio, como por exemplo o Sistema Produto-Serviço (PSS), que dependem da disponibilidade dos produtos e outros elementos do sistema (serviços, infraestrutura etc.). 
  • Sistemas e produtos sensíveis, cuja pane ou falhas podem comprometer a imagem e mesmo a vida de pessoas. Esses sistemas e produtos precisam ser confiáveis / robustos. E a confiabilidade precisa ser equilibrada com a mantenabilidade, para diminuir o risco de ocorrência de uma pane ou falha.
  • A aplicação desta prática contribuiu para prolongar a vida útil dos sistemas e, portanto, para a implementação da economia circular.

Juntamente com a confiabilidade, a mantenabilidade é essencial para a operação desses modelos de negócio, sistemas e produtos.

Leia mais:

Aspectos do design for maintainability

  1. Acessibilidade: significa projetar um produto de forma que os componentes críticos sejam facilmente acessíveis.

Por exemplo, em um carro, é importante que o motor e outras partes essenciais sejam acessíveis para reparos, sem a necessidade de desmontar todo o veículo. Um contraexemplo de Design for Maintainability é quando uma simples troca de uma lâmpada de farol exige que o suporte do filtro de ar seja desmontado para que tenhamos acesso ao farol dianteiro. 

  1. Modularidade: Ao dividir um sistema em módulos, você pode substituir ou atualizar partes específicas, em vez de descartar o sistema inteiro. Isso é comum em eletrônica e engenharia mecânica, onde componentes modulares podem ser facilmente substituídos.
  2. Documentação clara: Fornecer documentação detalhada, como manuais de usuário e guias de serviço, torna mais fácil para os técnicos de manutenção entenderem como o produto funciona e como realizar reparos.
Leia aqui como a tecnologia de realidade aumentada facilita a documentação para manutenção.
Veja neste vídeo um exemplo de realidade aumentada aplicada à manutenção.
  1. Padrões de design: O uso de padrões de design comuns e componentes intercambiáveis pode simplificar a manutenção e o reparo, pois os técnicos podem contar com a familiaridade com esses padrões.
Veja mais adiante o tópico sobre Regras e diretrizes de design para mantenabilidade.
  1. Durabilidade: Escolher materiais e métodos de construção que aumentem a vida útil do produto e reduzam a necessidade de reparos frequentes.
Conheça o design for durability.
  1. Facilidade de diagnóstico: Projetar sistemas de forma que problemas e falhas sejam facilmente diagnosticados, economizando tempo e recursos na identificação de problemas.
A aplicação de Internet das Coisas (IoT – Internet of Things), ou seja, sensores inteligentes, facilita a manutenção. Leia mais sobre isso aqui. Esta tecnologia permite transformar os produtos em smart product que apoiam a manutenção preditiva. Leia mais sobre Smart Products na seção sobre transformação digital e indústria 4.0 .
  1. Facilidade de desmontagem e montagem: Se um produto precisar ser desmontado para manutenção ou reparo, projetá-lo de forma que seja fácil de desmontar e montar novamente pode economizar tempo e esforço.

Portanto, devemos empregar de forma integrada o design for dis- and reassembly para facilitar o design for maintainability.

Leia mais sobre design for assembly (DfA) na wikipedia em inglês. Comumente, o DfA está associado ao design for manufacturing and assembly (DFMA). As regras iniciais do DFMA foram estabelecidas por Boothroyd & Dewhurst em 1988. Mas o livro foi atualizado e na sua 3a edição de 2010 possui um novo autor (Boothroyd, Dewhurst & Knight, 2010).

Design for disassembly (DfD) é uma prática utilizada para se conseguir desmontar um produto em suas partes e componentes com o menor custo possível visando minimizar o impacto ambiental por meio da aplicação das estratégias de reutilizar, reparar, remanufaturar, reciclar, recuperar (energia), possibilitando uma degradação segura no caso de descarte. Esta prática começou a ser utilizada para a desmontagem de produtos mecânicos e eletrônicos e hoje é muito aplicada na construção civil

Integração com o design for reliability

Segundo a NBR 5462, “a confiabilidade é a capacidade de um item desempenhar uma função requerida sob condições especificadas, durante um dado intervalo de tempo” (ABNT, 1994).

Veja no glossário outras definições de confiabilidade.

No contexto da Engenharia de Confiabilidade, obter confiabilidade envolve a análise e otimização dos sistemas, processos e componentes para garantir a consistência e a qualidade do desempenho ao longo do tempo.

O design for reliability (DfR), ou design para confiabilidade, busca identificar e prevenir problemas de design no início da fase de desenvolvimento, em vez de permitir que esses problemas sejam encontrados nas fases subsequentes de fabricação ou mesmo no mercado.

Ao se calcular a confiabilidade, a taxa de falha é conhecida e, assim, é possível saber quando uma manutenção preventiva pode ser necessária.

A mantenabilidade é a contrapartida da confiabilidade. Ambos os parâmetros, dependentes do projeto (design), têm a ver com a continuação da operação e do serviço esperado de um sistema” (Blanchard & Fabrycky, 2014).

Se o produto for confiável, ele deve requerer menos manutenções e reparos, por isso o design for reliability (confiabilidade) pode / deve ser utilizado de forma associado ao design for maintainability.  

Leia mais sobre design for reliability no glossário, que apresenta a sua comparação com robust design (projeto robusto). 

Regras e diretrizes de design para mantenabilidade

Na sua publicação na web, Taylor (n.d.) apresentou uma lista de regras de Design for Maintainability divididas em:

  • regras gerais;
  • regras relacionadas com os módulos;
  • regras de manipulação e acesso;
  • regras relacionadas com os componentes.

Mulder et al. (2012) publicaram um manual muito prático com diretrizes (guidelines) para melhorar a manutenibilidade, confiabilidade e facilidade de suporte (supportability). Seguem os títulos das diretrizes.

Diretrizes de manutenibilidade:

  • Utilize materiais que não prolonguem as atividades de manutenção.
  • Use componentes padrão e universais aplicáveis.
  • Use fixadores que aceleram as atividades de manutenção.
  • Garantir que os operadores das instalações também sejam capazes de mantê-las
  • Forneça espaço suficiente ao redor dos pontos de manutenção.
  • Projete o equipamento de tal forma que ele só possa sofrer manutenção da forma correta.
  • Os componentes que são substituídos regularmente precisam ser fáceis de manusear.
  • Garantir a segurança pelo próprio design
  • Projeto modular
  • Use interfaces padrão.
  • Projete o elo mais fraco.
  • Posicione facilmente os componentes que muitas vezes precisam de manutenção em local acessível.
  • Posicione os pontos de manutenção próximos uns dos outros.

Diretrizes de confiabilidade:

  • Projetar peças móveis.
  • Evite componentes desnecessários.
  • Evite peças não rígidas/evite peças rígidas (depende do caso).
  • Design para uso sob estresse
  • Preveja redundâncias.
  • Superdimensionar componentes críticos.
  • Escolha materiais que possam resistir às influências ambientais.
  • Não utilize componentes revestidos, pintados ou chapeados.
  • Utilize componentes e materiais com confiabilidade comprovada.
  • Projete interfaces robustas entre componentes
  • Use subsistemas e componentes paralelos (redundantes).
  • Distribua a carga de trabalho igualmente em subsistemas ou componentes paralelos.

Diretrizes de facilidade de suporte (supportability):

  • Use componentes padrão e universais aplicáveis.
  • Evite que peças sobressalentes e caras precisem ser mantidas em estoque.
  • Minimize o número de diferentes tipos de fixadores.
  • Salve os dados corretos de ciclo de vida .
  • Evite que tarefas secundárias consumam muito tempo.
  • Design para o uso de ferramentas padrão.
  • Não utilize materiais que afetem a saúde do usuário e do técnico.
  • Projete o sistema de tal forma que uma previsão adequada de manutenção seja possível.
  • Construa equipamentos de monitoramento no sistema.
  • Certifique-se de que o menor número possível de técnicos seja necessário para realizar uma tarefa de manutenção.
  • Forneça instruções de manutenção compreensíveis.
  • Pessoal com experiências diversas deve ser capaz de executar a manutenção.

O livro desses autores é sobre design for maintainability, mas eles também colocaram diretrizes de confiabilidade e facilidade de suporte, porque elas estão relacionadas.
Este livro é resultado de um projeto de pesquisa da Universidade de Twente e é de livre acesso neste link. Na publicação original, cada diretriz (regra) contém sua descrição e exemplos com ilustrações. 

Design for maintainability para software

A NBR ISO/IEC 9126 é uma norma ISO que descreve um modelo para qualidade de produto de software, composto por duas partes:

  • qualidade interna e qualidade externa: especifica seis características para qualidade interna e externa, as quais são por sua vez subdivididas em subcaracterísticas
  • qualidade em uso: especifica quatro características, que é, para o usuário, o efeito combinado das seis características de qualidade do produto de software. 

A NBR ISO/IEC 9126 define um conjunto de parâmetros com o objetivo de padronizar a avaliação da qualidade de software.

Características da qualidade interna e externa:

  • funcionalidade
  • confiabilidade
  • usabilidade
  • eficiência
  • manutenibilidade
  • portabilidade

A manutenibilidade é uma das características da qualidade de software, subdividida em:

  • Analisabilidade identifica a facilidade em se diagnosticar eventuais problemas e identificar as causas das deficiências ou falhas;
  • Modificabilidade caracteriza a facilidade com que o comportamento do software pode ser modificado;
  • Estabilidade avalia a capacidade do software de evitar efeitos colaterais decorrentes de modificações introduzidas;
  • Testabilidade representa a capacidade de se testar o sistema modificado, tanto quanto as novas funcionalidades quanto as não afetadas diretamente pela modificação;
  • Conformidade é a capacidade do produto de software de estar de acordo com normas, convenções, guias de estilo ou regulamentações relacionadas à manutenibilidade
Leia mais sobre a NBR ISO/IEC 9126 na Wikipédia para conhecer as outras subcaracterísticas 

Métodos de análise da mantenabilidade

Segundo Blanchard & Fabrycky (2014), dentro do contexto de análise da facilidade de manutenção (realizada como parte do processo iterativo de criação, análise e avaliação do sistema), existem várias ferramentas e modelos que podem ser usados com eficácia para apoiar os objetivos da mantenabilidade.

Os autores citam os métodos citados a seguir.

Reliability and Maintainability Trade-Off Evaluation

A avaliação do compromisso entre confiabilidade e manutenção é um método usado em engenharia de sistemas para encontrar o equilíbrio ideal entre a confiabilidade e a facilidade de manutenção de um sistema ou produto.Em muitos casos, pode haver um trade-off, ou seja, um compromisso entre os dois:

  • Aumentar a confiabilidade pode significar usar componentes de maior qualidade ou designs mais robustos, o que pode tornar o sistema mais caro ou complexo.
  • Melhorar a manutenibilidade pode envolver simplificar o design para facilitar o acesso a componentes, o que pode, em alguns casos, reduzir a confiabilidade.

Maintainability Prediction

A previsão de mantenabilidade é um método usado no desenvolvimento de sistemas e produtos para avaliar antecipadamente quão fácil será realizar a manutenção.  É parte crucial do processo de design de sistemas e produtos, ajudando a garantir que eles não apenas atendam aos requisitos funcionais, mas também sejam projetados de forma a facilitar a manutenção, reduzindo assim o tempo e o custo de manutenção durante o ciclo de vida do sistema.

Os principais aspectos deste método são:

  • Avaliação precoce: A previsão de mantenabilidade começa com uma avaliação precoce das características de mantenabilidade durante a fase do design conceitual do sistema. Isso significa analisar o design desde o início para prever quão fácil será fazer manutenção no futuro.
  • Revisão de dados de design: Os engenheiros ou analistas revisam os dados de design, como layouts, listas de componentes, fatores de confiabilidade e dados de suporte. O objetivo é identificar as tarefas de manutenção que provavelmente serão necessárias e os recursos necessários para completá-las.
  • Predições e comparação com requisitos: As previsões sobre os indicadores de mantenabilidade são feitas com base nessa revisão. Estas previsões são então comparadas com os requisitos de mantenabilidade especificados inicialmente.
  • Áreas de não conformidade: As áreas onde o design eventualmente não atende aos requisitos de mantenabilidade são avaliadas para possíveis melhorias no design.
  • Estimativas quantitativas: A previsão de mantenabilidade inclui a estimativa quantitativa de vários fatores, como o tempo necessário para manutenção, a quantidade de trabalho de manutenção (em horas), a frequência da manutenção e os custos de manutenção
  • Avaliação qualitativa: Além das estimativas de tempo e frequência das tarefas de manutenção, a previsão de mantenabilidade também envolve uma avaliação qualitativa das características de design para suporte e manutenção.

Reliability-Centered Maintenance (RCM)

“A manutenção centrada em confiabilidade (MCC) pode ser definida como um programa que reúne várias técnicas de engenharia para assegurar que os equipamentos de uma planta fabril continuarão realizando as funções especificadas” (Fogliatto & Ribeiro, 2009).

Fogliatto & Ribeiro (2009) exploram as questões básicas da manutenção centrada em confiabilidade, que são (Moubray, 1997 apud Fogliatto & Ribeiro, 2009):

  • Quais as funções e padrões de desempenho esperados para os equipamentos fabris?
  • De que modo os equipamentos podem falhar em cumprir suas funções?
  • O que causa cada falha funcional?
  • O que acontece quando cada falha ocorre?
  • De que forma cada falha interessa?
  • O que pode ser feito para prevenir ou impedir cada falha?
  • O que deve ser feito quando não pode ser estabelecida uma atividade pró-ativa pertinente?

Os autores propõem os passos para a implantação da manutenção centrada em confiabilidade, em que mostram a importância da integração desta prática de manutenção com a aplicação do FMEA.

Level-of-Repair Analysis (LORA)

A Análise do Nível de Reparo é um método importante no planejamento e design de sistemas, especialmente quando se trata de estabelecer critérios de manutenção eficientes e econômicos. O LORA permite que os sistemas sejam projetados não apenas para funcionar de maneira eficaz, mas também para serem mantidos de maneira econômica ao longo do tempo, considerando tanto o custo de reparos quanto os impactos de longo prazo dessas decisões de manutenção.

Os principais aspectos deste método são:

  • Decisão entre reparar ou descartar: Primeiramente, o LORA ajuda a decidir se é mais econômico reparar um componente ou conjunto do sistema quando ocorre uma falha, ou simplesmente descartá-lo e substituí-lo.
  • Determinação do nível de manutenção: Se a decisão for reparar, o LORA ajuda a determinar em qual nível de manutenção o reparo deve ser realizado. Isso pode variar desde manutenção no local (como manutenção de campo ou intermediária) até manutenção mais especializada em um fornecedor ou instalação central.
  • Baseada em critérios de custo do ciclo de vida: Essa análise é realizada com base nos custos de ciclo de vida do sistema. Isso significa considerar não apenas o custo imediato do reparo ou substituição, mas também os custos a longo prazo associados a cada opção.
  • Realizada durante o design do sistema: O LORA pode ser realizado durante as fases conceitual e preliminar do design do sistema. Isso permite que as decisões de manutenção sejam incorporadas ao design desde o início, otimizando a eficiência e os custos operacionais.
  • Análise contínua: O LORA pode também ser aplicado em etapas posteriores, conforme necessário, para reavaliar e ajustar as estratégias de manutenção à medida que o sistema evolui ou quando novas informações surgirem.

Maintenance Task Analysis (MTA)

A Análise de Tarefas de Manutenção é um método detalhado que avalia como um sistema será mantido ao longo de seu ciclo de vida. Essa análise tem vários objetivos importantes: 

Identificar recursos necessários: A MTA visa identificar todos os recursos necessários para manter e dar suporte ao sistema durante todo o seu ciclo de vida. Isso inclui:

  • A quantidade e o nível de habilidade do pessoal necessário para manutenção.
  • Peças sobressalentes e inventários associados.
  • Ferramentas e equipamentos de teste.
  • Requisitos de transporte e manuseio.
  • Instalações de manutenção e ativos de capital associados.
  • Informações, dados técnicos e recursos de computação necessários para atividades de manutenção. 

Avaliar a configuração do sistema: A MTA também avalia a configuração do sistema em relação à incorporação de características de mantenabilidade no design. Isso inclui tanto os elementos principais relacionados à missão do sistema quanto à infraestrutura de manutenção e suporte. O objetivo é garantir que o design do sistema seja compatível com as Medidas de Desempenho Técnico (Technical Performance Measures – TPMs) e os Parâmetros Dependentes do Design (Design-Dependent Parameters – DDPs), minimizando os recursos necessários para suporte. 

Análise iterativa durante o design: A MTA é realizada de forma iterativa ao longo do processo de design, permitindo a incorporação de mudanças conforme necessário para a melhoria contínua do produto e processo. 

Níveis de análise: A MTA pode ser realizada em um nível geral durante a fase de design conceitual e tornar-se mais detalhada durante as fases de design preliminar e detalhado, à medida que a configuração do sistema se torna mais clara. 

Análise baseada em dados de design: A análise é feita por meio da revisão de dados de design disponíveis, desenhos, listas de componentes e materiais (BOMbill of material), relatórios técnicos etc. 

Avaliação funcional e desenvolvimento de tarefas de manutenção: A partir de uma análise funcional, as funções de manutenção são desenvolvidas. Elas podem ser divididas em subfunções, tarefas, subtarefas etc. Com as tarefas identificadas, são avaliadas as diferentes abordagens para a realização dessas tarefas, assim como os recursos específicos necessários para a manutenção.

Manutenção produtiva total

Manutenção Produtiva Total (Total Productive Maintenance – TPM), um conceito introduzido pelos japoneses no início dos anos 1970 (Blanchard & Fabrycky, 2014). Esses autores descrevem a TPM na seção sobre métodos de manutenção, mas consideramos como sendo uma abordagem, que utiliza vários métodos para implementar os processos e práticas de manutenção e suporte de uma empresa de manufatura.

Foi observado que muitas fábricas existentes operavam abaixo da capacidade total, a produtividade era geralmente baixa e os custos das operações de fabricação eram altos. Além disso, havia perdas de produtividade, como resultado do tempo de inatividade excessivo dos seus equipamentos. Os custos oriundos dessas paradas eram incorporados ao custo do produto. Em outras palavras, o custo de muitos produtos entregues era elevado por causa do custo de fabricação, que continha os custos de manutenção. Um esforço intensivo foi iniciado no Japão para aumentar a produtividade e reduzir os custos de fabricação, com foco nos custos de manutenção (Blanchard & Fabrycky, 2014).

Embora a questão da manutenção tenha sido o “motivador” inicial, as implicações da implementação dos conceitos e princípios da Manutenção Produtiva Total são mais abrangentes. Em essência, a TPM é uma abordagem para melhorar a eficácia e eficiência geral de uma fábrica de manufatura. Mais especificamente, os objetivos são:

  • Maximizar a eficácia geral do equipamento e processos de fabricação. Isso diz respeito a maximizar a disponibilidade do processo de produção por meio da melhoria da confiabilidade e manutenibilidade do equipamento, com o objetivo de minimizar o tempo de inatividade.
  • Estabelecer uma abordagem de ciclo de vida na realização da manutenção preventiva. Isso envolve a aplicação de uma abordagem de manutenção centrada na confiabilidade (RCM) para justificar os requisitos de manutenção preventiva.
  • Envolver todos os departamentos/grupos operacionais dentro de uma organização de fábrica de manufatura no planejamento e posterior implementação de um programa de manutenção. Isso inclui representantes de engenharia, operações, testes, marketing e manutenção. O objetivo é obter comprometimento total em toda a organização de manufatura.
  • Envolver funcionários desde o gerente da planta até os trabalhadores no chão de fábrica. Deve haver comprometimento de cima para baixo na hierarquia organizacional.
  • Iniciar um programa baseado na promoção da manutenção por meio do engajamento e motivação das pessoas e no desenvolvimento de atividades de pequenos grupos autônomos. Isso envolve a realização da manutenção por meio de uma abordagem de “equipe”. O operador deve assumir maior responsabilidade pela operação de seu próprio equipamento e ser treinado para detectar anormalidades no equipamento, entender as relações de causa e efeito e realizar reparos menores. O operador é então apoiado por outros membros da equipe para a realização de atividades de manutenção de nível mais alto. A aplicação do FMECA e do diagrama de Ishikawa pode ajudar a identificar relações de causa e efeito.

Indicadores de mantenabilidade

Este tópico é recomendado somente para os leitores interessados no nível de detalhamento avançado.

Como a mantenabilidade de um sistema contribuiu para a eficácia e eficiência da manutenção, os indicadores de mantenabilidade são os indicadores do desempenho da manutenção. Lembre-se que quando projetamos (design) um sistema, não estamos somente tratando do produto ou do serviço, mas de todo o sistema, como mencionado anteriormente.

Para leitores do nível de detalhamento básico ou executivo, recomendamos ler o post “7 Indicadores de manutenção para usar em sua empresa”, que traz uma visão introdutória sobre o assunto.

Este tópico usou como referência o capítulo 13 no livro de Blanchard & Fabrycky (2014).

Vamos apresentar aqui somente as definições desses indicadores.

O capítulo 13 do livro de Blanchard & Fabrycky (2014) apresenta em detalhes como calcular esses indicadores, considerando a variação probabilística.

Indicadores relacionados com o tempo (duração) de manutenção

Mean Time To Repair (MTTR): tempo médio para reparo, representa o tempo médio que a equipe de manutenção leva para devolver a máquina em funcionamento. Ou seja, é um indicador de manutenção para avaliar a capacidade da equipe em corrigir uma falha. Quanto menor o MTTR, melhor. Também é conhecido como tempo médio da manutenção corretiva. Pode também ser calculada a mediana para observar se a distribuição é normal.

Mean Preventive Maintenance Time (MPMT): tempo médio de manutenção preventiva é o tempo para realizar as ações necessárias para manter um sistema em um nível especificado de desempenho. Pode incluir funções como inspeção periódica, manutenção, substituição programada de itens críticos, calibração, revisão e assim por diante.Pode também ser calculada a mediana para observar se a distribuição é normal.

Tempo médio de manutenção ativa é o tempo médio decorrido necessário para realizar manutenções programadas (preventivas) e não programadas (corretivas). Exclui o tempo de atraso logístico e o tempo de atraso administrativo,

Tempo Máximo de Manutenção Corretiva Ativa pode ser definido como o valor do tempo de inatividade para manutenção, abaixo do qual se espera que uma porcentagem específica de todas as ações de manutenção sejam concluídas.

Logistics delay time (LDT): tempo de atraso logístico refere-se ao tempo de inatividade para manutenção que é gasto como resultado da espera pela disponibilidade de uma peça de reposição, da espera pela disponibilidade de um item do equipamento de teste para realizar a manutenção.

Administrative delay time (ADT): O tempo de atraso administrativo refere-se à parte do tempo de inatividade durante a qual a manutenção é atrasada por razões de natureza administrativa (por exemplo, prioridade de alocação de pessoal, greve trabalhista, restrição organizacional etc.). O ADT não inclui o tempo de manutenção ativa, mas muitas vezes constitui um elemento significativo do tempo total de inatividade para manutenção (MDT).

Maintenance downtime (MDT): O tempo de inatividade para manutenção constitui o tempo total decorrido necessário (quando o sistema não está operacional) para reparar e restaurar um sistema ao estado operacional completo ou para manter um sistema nessa condição.

Indicadores relacionados com a frequência de manutenção

Mean Time Between Maintenance (MTBM) é o tempo médio entre todas as ações de manutenção (corretiva e preventiva).

Mean Time Between Replacement (MTBR).é um fator do MTBM, refere-se ao tempo médio entre as substituições de itens. É um parâmetro importante na determinação dos requisitos de peças de reposição. Muitas vezes são realizadas ações de manutenção corretiva e preventiva sem gerar a necessidade de substituição de algum componente. Em outros casos, são necessárias substituições de itens, o que, por sua vez, exige a disponibilidade de uma peça sobressalente e uma necessidade de estoque. Em essência, o MTBR é um fator significativo, aplicável tanto em atividades de manutenção corretiva quanto preventiva que envolvem substituição de itens, e é um parâmetro chave na determinação dos requisitos de suporte logístico. Um objetivo de manutenção no design do sistema é maximizar o MTBR (ou minimizar o número de substituições de componentes sempre que possível).

Indicadores relacionados com os custos de manutenção

Os esforços (aplicação de mão-de -obra) são tratados na forma de custos, associados a outros custos de manutenção.

Quando se realiza o design de um sistema, os seguintes indicadores de custos podem ser apropriados:

  • Custo por ação de manutenção
  • Custo de manutenção por hora de operação do sistema
  • Custo de manutenção mensal
  • Proporção do custo de manutenção com relação ao custo total do ciclo de vida

Disponibilidade e efetividade da manutenção

Com base nos indicadores anteriores podem ser calculados indicadores de disponibilidade e efetividade da manutenção.

Disponibilidade representa a probabilidade de um sistema ou equipamento, quando usado sob condições determinadas em um ambiente de suporte ideal (isto é, ferramentas prontamente disponíveis, peças sobressalentes, pessoal de manutenção, etc.), opere satisfatoriamente a qualquer momento, conforme necessário.

Existem três categorias de disponibilidade: disponibilidade inerente, obtida ou operacional, dependendo se ações de manutenção preventiva ou programada, tempo de atraso logístico e tempo de atraso administrativo são considerados ou não.

Leia mais sobre esses tipos de disponibilidade no capítulo 13 no livro de Blanchard & Fabrycky (2014) 

A efetividade (eficácia) do sistema pode ser definida como a probabilidade de um sistema poder satisfazer com sucesso suas funções dentro de um determinado período de tempo quando operado sob condições específicas, ou seja, é a capacidade de um sistema realizar o trabalho para o qual foi concebido.

Informações adicionais

ABNT (1994). NBR 5462 Confiabilidade e Mantenabilidade.

Blanchard, B. S. & Fabrycky, W. J. (2014). Systems engineering and analysis Pearson Education Limited. Essex.

Boothroyd, G., Dewhurst, P., & Knight, W. A. (2010). Product design for manufacture and assembly. CRC press.

Fogliatto, F .& Ribeiro, J., (2009). Confiabilidade e manutenção industrial. Belo Horizonte: Elsevier.

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ISO/IEC 9126 (2022). In: WIKIPÉDIA, a enciclopédia livre. Flórida: Wikimedia Foundation. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=ISO/IEC_9126&oldid=64867232. Acesso em: 7 dez. 2023.

Moss, M. A. (1985). Designing for minimal maintenance expense: the practical application of reliability and maintainability (Vol. 1). CRC press.

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Mulder, W., Blok, J., Hoekstra, S., & Kokkeler, F. (2012). Design for maintenance: guidelines to enhance maintainability, reliability and supportability of industrial products. University of Twente. 

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Referências

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