SIC 2008 - Simpósio Internacional de Confiabilidade

SIC 2008

FERRAMENTA PARA GESTÃO DA
CONFIABILIDADE, MANTENABILIDADE E
CUSTO DO CICLO DE VIDA BASEADO EM
ATIVIDADES DE EQUIPAMENTOS

MSc. Ângelo Urias dos Santos
ITA / UNITAU

Agenda
• Introdução [ 5’]
• Descrição do Problema [2’]
• Justificativa para execução do trabalho [1’]
• Objetivos do trabalho [2’]

• Desenvolvimento do Trabalho [40’]
• Processo de R&M (Reliability & Maintainability) [9’]
• Custo do Ciclo de Vida (LCC) [3’]
• Custeio Baseado em Atividades (ABC) [5’]
• Integração das três ferramentas --> Proposta do RLA [3’]
• Aplicação do RLA: Estudo de Caso [20’]

• Resultados, Contribuições e Desdobramentos [5’]

2
6° Simpósio Internacional de Confiabilidade - SIC 2008 Ferramenta para Gestão de Confiabilidade….. 2

Introdução
• Descrição do Problema
• Falta de ferramentas amigáveis, completas e de baixo custo:
• Otimização do custo total do processo produtivo
• Foco inadequado aos elementos que compõem o custo do
produto
• Complexidade dos Sistemas disponíveis para gerenciamento
da Vida dos Ativos das Empresas
• Falta de foco das Organizações:
• Gerenciamento da Confiabilidade e da Mantenabilidade

3

Introdução
• Justificativa para execução do trabalho
• Necessidade de propostas simples para solução dos problemas
descritos
• Foco em Empresas de pequeno e médio porte:
• Gerenciamento do processo produtivo

• Objetivos
• Discutir as Aplicações dos Conceitos de R&M, LCC e ABC
• Desenvolver uma Ferramenta amigável que integre as três
técnicas
• Aplicar a Ferramenta, gerando um Estudo de Caso

4

Desenvolvimento

• Processo de R&M (Reliability & Maintainability)
• Custo do Ciclo de Vida (LCC)
• Custeio Baseado em Atividades (ABC)
• Integração das três ferramentas Proposta do RLA

• Aplicação do RLA: Estudo de Caso

5

Processo de R&M
(Reliability & Maintainability)

6

Processo de R&M
• Iniciativa da Chrysler, Ford e GM com a SAE e a NCMS em
meados da década de 1990
• Objetivos:
• Aumento da Robustez dos Processos Produtivos
• Redução de sua Variabilidade
• Aumento da Disponibilidade Operacional

7

Processo de R&M
• Principais Características:
• Aperfeiçoamento dos Meios de Produção:
Técnicas e Ferramentas (EFMEA, FTA, RGC, MSP, etc)

• Sinergia entre Fabricante e Usuário de Equipamentos
• Valorização Profissional:
Técnicos e Operadores Parte do processo decisório

• Redução dos Custos Operacionais Estimados:
Atuação na Fase de Projeto

• Acompanhamento do Ciclo de Vida dos Equipamentos:
Estratégia de Manutenção

8

Processo de R&M
• Detalhamento das Atividades
• Fases (*)
1 - Conceito
2 - Projeto e Desenvolvimento
3 - Construção e Instalação
4 - Operação e Suporte
5 - Modificação ou Desativação

(*) Semelhante ao LCC com atividades distintas

9

Processo de R&M
• Detalhamento das Atividades (cont.)
1 - Conceito
Time Multifuncional

EFMEA
FMEA de Processo do Cliente

3 - Construção e Instalação
Foco em Mantenabilidade: Acessibilidade, Modularidade, Troca-Rápida,
Gerenciamento Visual e Ergonomia

10

Processo de R&M
• Detalhamento das Atividades (cont.)
4 - Operação e Suporte
Monitoramento de Indicadores:
MTBF, MTTR, Availability e RGC (Reliability Growth Curve)

5 - Modificação ou Desativação
Reforma ou Desativação???
Reforma Conceito e Projeto Garantia da Qualidade dos Componentes
Desativação Aspectos Ambientais e Procedimentos de Descarte

11

Processo de R&M
• Considerações:
• Projeto visando Confiabilidade e Mantenabilidade
• Sentimento de Propriedade Operadores e Manutencistas
• Aplicação Operação Eliminação e/ou Contenção dos modos
de falha
• Atividades de Manutenção Análise de Custo das falhas
• Aplicação Requer Especialistas Análise dos problemas e
tomada de ações
• Risco de rejeição (mudança cultural):
Engenheiros  Informações no Chão de Fábrica

12

Custo do Ciclo de Vida
LCC
(Life Cycle Cost)

13

Custo do Ciclo de Vida (LCC)

• Iniciativa do USA DoD na década de 1960
• Definição:
“LCC é a soma dos custos estimados desde o início de sua vida até
o descarte do equipamento”

• Objetivo:
• Escolha do menor custo de propriedade no longo prazo

• Final da década de 90 Inclusão de Custos Ambientais

14


• Fases do Ciclo de Vida dos Equipamentos:
1 - Definição e Conceito do Sistema
3 - Fabricação, Montagem e Instalação
4 - Operação / Suporte
5 - Conversão/Reabilitação/Desativação

15


• Detalhamento do LCC – SAE
• LCC – modelo SAE foco em custos de manufatura
LCCSAE = Aquisição (A) + Operação (O) + Manutenção (M) + Conversão ou
Reforma ou Descarte (C)
onde,
(A) Aquisição = Compra + Engenharia + Transporte + Instalação +
Treinamento + Conversão
(O) Operação = Mão Obra Direta + Utilidades + Consumíveis + Resíduos +
Produção Perdida + Peças de reposição
(M) Manutenção = Manutenção Programada + Manutenção Não- Programada
(C) Conversão = Conversão + Reforma + Remoção

16


• Detalhamento do LCC – SAE
• LCC – modelo ABB ênfase nos custos ambientais
LCCABB = Custo Inicial (Cic) + Instalação (Cin) + Energia (Ce) + Operação (Co)
+ Manutenção (Cm) + Indisponibilidade (Cs) + Ambientais (Cenv) +
Disposição Final (Cd)
onde,
(Co) Operação = Quantidadade Operadores x Custo anual
(Cm) Manutenção = Custo da Mão de Obra + Peças de Reposição
(Cs) Indisponibilidade = Custo da Hora Indisp. x horas ind./ano
(Cenv) Ambientais = Custos Legais + Certificação de Emissões +
Recuperação de área contaminada

17


• Ferramenta Decisória indispensável no Processo de Aquisição de
Ativos
• Diversas alternativas disponíveis para cálculo:
Ferramentas em Excel
Acesso Direto via Internet
Aplicativos Dedicados

• Maioria das aplicações foco na Fase de Projeto do
Equipamento
• Durante pesquisa pouca menção à Fase de Operação

18

Custeio Baseado em Atividades
ABC
(Activity Based Costing)

19

Custeio Baseado em Atividades (ABC)

• Década de 1980 Busca de meios mais precisos para
determinação de Custos Operacionais
• Definição:
“É um método de medição de custos e de desempenho de
atividades geradoras de custo”

• A alocação dos custos aos produtos ou serviços (objetos
de custo) é feita pelo consumo de atividades;

20


• Comparação entre ABC e TCA (Traditional Cost Accounting):

ABC Tradicional

Todos os Recursos da
Recursos Recursos
Organização

Monitorado por
Consumir
quot;Driversquot; de Recursos
Alocar Bases de Alocação
Oque está sendo
Atividades
executado na prática

Monitorado por quot;Driversquot;
Consumir
de Atividades
- Produtos ou Serviços - Produtos
Objetos Objeto
- Clientes - Serviços
- Etc

21


• Exemplo de Aplicação do ABC versus TCA:
• Comparação dos Resultados:

TCA ABC
Produto A
$ Operacional 50,00 245,00
$ Direto 20,00 20,00
$ Total 70,00 265,00
Produto B
$ Operacional 100,00 79,47
$ Direto 40,00 40,00
$ Total 140,00 119,47

22


• Detalhamento técnico-financeiro:
Todas as etapas dos processos-chave da empresa

• Identificação precisa dos recursos disponíveis taxa de
utilização
• Sinergia:
Finanças  Manufatura  Mapeamento dos processos

• Risco de rejeição (mudança cultural):
Projeto Interdepartamental

23

Integração das três técnicas:
R&M + LCC + ABC

RLA

24

Ferramenta RLA
• Desenvolvido em Microsoft Excel + macros Visual Basic
• Dados de entradas:
Informações de R&M, LCC e ABC do processo produtivo

• Disponibiliza informações técnico-financeiras:
Processo produtivo Equipamentos industriais

• Aplicação de Métodos de Solução de Problemas:
Melhoria Contínua

• Otimização dos recursos empresa:
Aumento da produtividade, disponibilidade, confiabilidade e mantenabilidade dos
equipamentos
Redução dos custos operacionais

25

Ferramenta RLA
• Apresentação do RLA: Menu Principal
R. L. A.
Reliability & Maintainability + Life Cycle Cost + Activity Based Cost

Main Menu

Data Input

Nov/04
Enter Month/Year (mmm / yy):

Reliability & Maintainability
General Information Life Cycle Cost Activity Based Cost

Results

R&M and LCC Life Cycle Cost Activity Based Cost and Life Cycle Cost Summary

Instructions

Yellow Field must be filled up on monthly basis
Blue Field must be filled just once or when any standard information changes
White Field regards to Automatic calculated values and shall not be modified

26

Ferramenta RLA
• Integração dos conceitos das três técnicas
Gera informações valiosas para gestão do processo produtivo

• Os Fluxogramas, Rotinas de Cálculo e Sub-Rotinas estão
disponíveis no corpo e anexos da Tese
• Exemplo de aplicação didático:
Tutorial para Usuários

• Ferramenta com “código aberto”:
Permite personalização

• Versão atual em língua inglesa

27

Aplicação do RLA:
Estudo de Caso

28

Aplicação da RLA
• Estudo de Caso Fase de Operação
• Empresa fictícia, Computex Tecnologia SA:
Manufatura de placas eletrônicas para aplicação em computadores

• Método Utilizado:

MAPA ATUAL

PLANO DE AÇÕES

MAPA FUTURO

29

Aplicação da RLA
• Dados de Entrada (Mapa Atual)
• Dados Gerais do Processo
Quatro máquinas multifuncionais Spectrum Machines
O volume mensal requerido = 10.000 unidades

• Considerações sobre R&M
Modos de falha considerados na simulação:
Dados de equipamentos reais --> MTBF e MTTR por falha

• Dados de LCC
Custo Total de Aquisição por máquina = R$ 135.000,00
Vida útil estimada = 10 anos, com 1 ano de garantia

30

Aplicação da RLA
• Dados de Entrada - Dados de ABC (Mapa Atual)
Activities that consume the
Tool Lubricants Process Maintenance Quality
Resources from each single Training
Management Management Engineering Engineering Assurance
Department of the company.

$/hr = 50,00 $/hr = 50,00 $/hr = 40,00 $/hr = 50,00 $/hr = 50,00 $/hr = 50,00
Activity consumed indirectly
to produce the Object of Cost Hours Cost Hours Cost Hours Cost Hours Cost Hours Cost Hours Cost
(Product)
Training 0,0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Tool Management 0,00 0,0 0,00 0,00 2,0 100,00 0,00 0,00

Lubricants Management 0,00 0,00 5,0 200,00 2,0 100,00 0,00 0,00

Process Engineering 0,00 0,00 0,00 156,0 7.800,00 0,00 0,00

Maintenance Engineering 0,00 0,00 0,00 8,0 400,00 42,0 2.100,00 0,00

Quality Assurance 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 42,0 2.100,00

Logistics 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Controller 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Human Resources 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Contracted Maintenance 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

31

Aplicação da RLA
• Dados de Entrada/Saída - Análise de R&M (Mapa Atual)
Desired
Reliability
Failure Rate Over All Over All MTTR
15,00 per hour
Availability Production
(failures/h) MTBF (h) (h)
R (τ)
τ Rate (DPR):
Potential
0,037 74,1% 97,4% 26,74 0,72 14,61 per hour
Production
Rate (PPR):
8,0
τ - Daily work hours =
Failure
failure mode
spare cost Cost / Failure Cost /
specific
MTBF (hr.) MTTR (hr.)
Failure Mode Description
downtime /repair oper. year
costs/hr. hour
Componentes danificados por desgaste na ponta do pick-
1 $ 3.000,00 $ - 200,0 1,00 $ 15,82 $ 126.594,61
up a vácuo

2 Componentes danificados por choque térmico $ 3.000,00 $ - 500,0 1,00 $ 6,33 $ 50.637,84

Componentes danificados por desalinhamento no
3 $ 3.000,00 $ - 500,0 0,50 $ 3,16 $ 25.318,92
dispositivo de pick and place

4 Desalinhamento no dispositivo de pick and place $ - $ - 40,0 0,50 $ 3,04 $ 24.345,12

5 Falha no forno de aquecimento da solda $ - $ - 1000,0 4,00 $ 0,97 $ 7.790,44

6 Troca da bomba de vácuo $ - $ 2.000,00 2500,0 1,00 $ 0,88 $ 7.011,39

7 Encrustração de corpo estranho nas placas de circuito impresso
$ - $ - 500,0 1,00 $ 0,49 $ 3.895,22

Total Failure Cost / operation hr. $ 30,70 $ 245.593,53

32

Aplicação da RLA
• Dados de Saída - Análise de R&M e LCC (Mapa Atual)
de corpo
Desalinhame no
Falha estranho nas
Total Life Cycle Cost Per Troca da
3 forno de
nto no placas de
Unit aquecimento de circuito
bomba Acquisition
dispositivo de
$ 3,6778 vácuo
pick andsolda
da Cost Per Unit
impresso
12%
place
Number Of Units
Componente
Produced (Over Life) s danificados
300.000 por Componente
desalinhamen s danificados
Operations Cost Per Failure Cost
to no por desgaste
Unit Per Unit
dispositivo de na ponta do
57%
$ 1,1262 pick and pick-up a
place vácuo
Failure Cost Per Unit
Componente
$ 2,1017 Operation
s danificados Cost Per Unit
por choque 31%
Distribution of Failure Mode Costs Distribution of Unit Costs Over Life
Acquisition Cost Per Unit térmico
$ 0,4500
$6,000
Total Life Cycle
Overall MTBF(hr.) Cost Per Unit
26,74 Total Cost
$5,000
Per Unit
Cost Per Unit Produced

Overall MTTR(hr.)
$4,000
0,72 Operation
Cost Per
Availability $3,000
Unit
97,38%
Failure Cost
$2,000
Per Unit

$1,000
Production Rate Per Hr

15,00 $-
Effective Production Rate
00

00

10 0

11 0

12 0

13 0

15 0

16 0

17 0

18 0

19 0

21 0

22 0

23 0

24 0

25 0

27 0

28 0

29 0
00
0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0
.0

.0

.0
2. 0

4. 0

6. 0

8. 0

0. 0

2. 0

4. 0

6. 0

8. 0

0. 0

2. 0

4. 0

6. 0

8. 0

0. 0

2. 0

4. 0
Total Number of
Per Hr
66

78

90

Units Produced
Number of Units Produced
14,25
Over Life

33

Aplicação da RLA
• Dados de Saída - Análise de LCC e ABC (Mapa Atual)
R.L.A. SUMMARY
Spectrum 2500
Fev/06
LCC
Total Aquisition Cost $540.000
Equipment Investment $ 500.000,00
Support Investment $ 40.000,00
Ownership Cost per Year $288.974
Maintenance Cost per Year $ 245.593,53
Inventory Carrying Cost per Year $ 11.000,00
Consumables Cost per Year $ 32.380,00

ABC

Total Indirect + Operational Labor Resources Consumed per unit $2,670
Total Indirect Resources Consumed per unit $ 1,789
Total Operational Labor Resources Consumed per unit $ 0,881
b/
Total Indirect + Operational Labor Resources Consumed per Year $304.419
Total Indirect Resources Consumed per Year $ 204.000,00
Total Operational Labor Resources Consumed per Year $ 100.419,00
b/

34

Aplicação da RLA
• Dados de Saída - Análise de ABLCC(*) (Mapa Atual)
R.L.A. SUMMARY
Spectrum 2500
Fev/06

ABLCC
Production Total Cost per unit $5,117
a/
Total ( Operation + Failure ) Cost per unit $ 2,351
Total Indirect + Operational Labor Resources Consumed per unit $ 2,670
Inventory Carrying Cost per unit $ 0,096
Production Total Cost per Year $583.392
Total ( Operation + Failure ) Cost per Year $ 267.973,04
Total Indirect + Operational Labor Resources Consumed per Year $ 304.419,00
Inventory Carrying Cost per Year $ 11.000,00
a/ Operator Cost per unit not included. Prev.& Pred. Labor Maintenance included
b/ Preventive and Predictive hours already included on Maintenance Cost

10 YEAR PRODUCTION TOTAL COST ANALYSIS
10 Year Production Total Cost $10.227.543

10 Year Inventory Management $192.843

10 YEAR PRODUCTION TOTAL COST $10.420.386
TOTAL ACQUISITION COST $540.000
10 YEAR ACTIVITY BASED LIFE CYCLE COST $10.960.386

(*) Activity Based Life Cycle Cost

35

Aplicação da RLA
• Plano de Ações de Melhoria:
• Mapeamento do processo, compilação e análise de dados:
a) Investimento de R$ 50k por máquina:
Instalação de câmeras --> Controle de Qualidade

b) Revisão da lista de peças de reposição especiais:
Estoque: de R$ 50k para R$ 80k

c) Revisão da Agenda fixa:
Engenharia de Processo, de Manutenção e Qualidade Assegurada
Aumento do suporte à Produção

36

Aplicação da RLA
• Plano de Ações de Melhoria (cont.):
d) Revisão do Plano de Manutenção Preventiva:
Atividades para os Especialistas de Manutenção

e) Otimização dos parâmetros de processo:
Temperatura nas placas de circuito impresso --> Solda

• Com as ações planejadas RLA Futuro

37

Aplicação da RLA
• Quadro Comparativo Mapa Atual e Mapa Futuro:
R. L. A.
EXECUTIVE SUMMARY
Item / Action unit Actual Future Variation B / (W)
R&M
MTBF da falha 1 / a + b + d h 200,0 1000,0 800,0
MTTR da falha 1 / a + b + d h 1,0 0,5 0,5
MTBF da falha 4 / a + b + d h 40,0 500,0 460,0
Overall MTBF / all h 26,7 96,2 69,4
Availability / all % 97,4 98,9 1,5
Reliability (8h) / all % 74,1 92,0 17,9
Failure Cost per oper per hour / all R$ $ 30,70 $ 4,48 $ 26,22
LCC
Machine Development / a R$ $ - $ 200.000,00 ($200.000,00)
Failure Cost per unit / all R$ $ 2,10 $ 0,30 $1,80
Acquisition Cost per unit / a R$ $ 0,45 $ 0,62 ($0,17)
Total Life Cycle Cost per unit / all R$ $ 3,68 $ 2,03 $ 1,65
10 Years Life Cycle Cost / all R$ $ 5.613.389,00 $ 2.495.259,00 $ 3.118.130,00

38

Aplicação da RLA
• Quadro Comparativo Mapa Atual e Mapa Futuro:
R. L. A.
EXECUTIVE SUMMARY
Item / Action unit Actual Future Variation B / (W)
ABC
Process Engineering --> Process Engineering / c + e h 156,0 152,0 4,0
Process Engineering --> Maintenance Engineering / c h 8,0 12,0 (4,0)
Maintenance Engineering --> Process Eng'g / c h 0,0 12,0 (12,0)
Quality Assurance --> Process Eng'g / c h 0,0 12,0 (12,0)
Preventive Maintenance Specialist / d h 0,0 20,0 (20,0)
Total Ind. + Operational Resources per month / c R$ $ 25.368,25 $ 27.766,32 ($2.398,07)

ABLCC
Total ( Operation + Failure ) Cost per Year / all R$ $ 267.973,04 $ 75.172,72 $192.800,32
Total Ind.+Oper. Labor Resources Consumed year / allR$ $ 304.419,00 $ 318.795,84 ($14.376,84)
Inventory Carrying Cost per Year / b R$ $ 11.000,00 $ 17.600,00 ($6.600,00)
Production Total Cost per Year / all R$ $ 583.392,00 $ 411.569,00 $171.823,00

10 YEAR ACTIVITY BASED LIFE CYCLE COST / all R$ $ 10.960.386,00 $ 8.263.826,00 $2.696.560,00

legend: B/(W) - Better / (Worse)

39

Aplicação da RLA
• Dados necessários para aplicação do RLA:
Descritos em cada um de seus módulos

• Trabalho executado por equipe multidisciplinar:
Quantificado pelo RLA
Análise de Custo-Benefício

• Resultado da Aplicação da Ferramenta:
Análise sistemática dos problemas do Processo
Análise multi-focal (Manutenção, Qualidade, Processo, Produto, Finanças)
Redução de 25% do ABLCC ( R$ 2.700 k )

40

Conclusões

41

Conclusões
• Objetivos:
• Aplicação dos Conceitos de R&M, LCC e ABC:
R&M:
Sinergia interna e externa nas Empresas
LCC:
Investimento adicional na fase de conceito e projeto:
Redução do Custo Operacional
ABC:
Participação direta das Áreas Suporte no Processo Produtivo

• RLA Desenvolvido e Aplicado Testado por simulação

42

Conclusões
• Contribuições
• Aplicação do LCC:
Fase de Operação, com sucesso

• Integração de R&M, LCC e ABC Ferramenta única e amigável
• Análise de Custo-Benefício:
Propostas distintas, tanto no Projeto quanto na Operação

43

Conclusões
• Desdobramentos Possíveis
• Tradução do RLA para a Língua Portuguesa
• Aplicação do RLA em outros Setores de Produção
• Elaboração de links entre as planilhas mensais:
Monitoramento de indicadores-chave

• RLA software dedicado (Aplicativo)

44

Principais Referências
Bibliográficas

45

Referências Bibliográficas
• R&M
• SAE and National Center for Manufacturing Sciences, Inc.
Reliability and Maintainability Guideline for Manufacturing
Machinery and Equipment. U.S.A, 1993.
• O'CONNOR, Patrick D.T. Practical Reliability Engineering. 3rd
Edition. New York: John Wyley & Sons, 1994. Cap.12, p.292-300.

46

• LCC
• BARRINGER, H. Paul. Life Cycle Cost Issues. Barringer &
Associates, Inc. Humble, TX. 1998 - A. Disponível em:
<http://www.barringer1.com /lcc.htm>. Acesso em: Outubro 2003.
• ABB Group Service Center. Technical Report: State of the art
study of LCA and LCC tools: Task 4, p.11-14, 2003-A.
Disponível em: <http://www.dantes.info/Publication-doc/State of
the art study of LCA and LCC tools.pdf>. Acesso em: Novembro
2003.

47

• ABC
• EMBLEMSVAG, Jan. ABC - Activity Based Costing. Activity-
Based Management and Strategic, 2004. Disponível em:
<http://www.emblemsvag.com/abc.htm> . Acesso em: Janeiro
2005.
• HORGREN, Charles et.al, Cost Accounting - A Managerial
Emphasis, 11a ed., New York: Prentice Hall, 2003, cap.5, pag.
135 - 173.

• Tese de Mestrado Ângelo Urias dos Santos. Disponível em:
<http://www.bd.bibl.ita.br/tesesdigitais/lista_resumo.php?num_tese=0
00542761>
48

Apresentador

MSc. Ângelo Urias dos Santos

Professor Assistente III da Universidade de Taubaté
Taubaté – SP - Brasil

Contato:
aurias@unitau.br
angelourias@gmail.com

49

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