Tese de mestrado. Engenharia de Minas e Geo-Ambiente. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-04-19T04:20:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337628.pdf: 13714420 bytes, checksum: 8668532b393dce338ee270e553416576 (MD5) Previous issue date: 2015 / Várias estratégias de manutenção são empregadas nos complexos industriais, tendo, como destaque, modelos de gestão que buscam ações preventivas, como TPM (Total Productive Maintenance), RCM (Reliability Centered Maintenance), e outras preventivas baseadas na condição, no tempo, em paradas, dentre outras. Ao aprofundar este tema, tanto do ponto de vista do planejamento quanto da aplicação, percebe-se que o grande desafio para otimização do custo dessas estratégias está em  o que fazer e  quando fazer ; ou seja, qual escopo e com que periodicidade. Observa-se, no contexto industrial, que há conhecimento das equipes de manutenção em avaliar o comportamento das falhas, definir a vida útil dos principais sistemas que compõem os processos, programar todas as necessidades de reparo e controlar as paradas de um processo. Contudo, percebe-se que há limites em relação à previsão de periodicidade ótima, devido à grande complexidade de combinações possíveis de escopo e momento ideal para a parada de um processo. Esta percepção motivou o presente estudo, para o qual se traçou o objetivo de desenvolver um modelo matemático que otimizasse os custos de manutenção, por meio do estudo da vida útil dos sistemas, fundamentados pelo uso, tempo, condição e custos. A modelagem matemática utilizada foi implementada computacionalmente por meio do MATLAB®. Assim, foi possível analisar o comportamento das variáveis envolvidas na otimização da periodicidade, o custo residual por troca prematura, a periodicidade ótima, o escopo, os custos com manutenção corretiva/preventiva, o tempo de parada de processo e a identificação dos sistemas significativos para aplicação de projeto e para dimensionamento da vida útil dentro do conceito RCM. Para aplicar o modelo, foi desenvolvida uma metodologia que auxilia o usuário durante as simulações com a utilização da ferramenta computacional. A análise foi aplicada numa empresa da indústria cerâmica de grande porte, composta de mais de 43 processos com 5.000 ativos. Para as simulações foram utilizadas linhas de processo contínuo e equipamentos; contudo, a sistemática poderá ser utilizada em empresas de outros setores industriais.<br> / Abstract : Several maintenance strategies are introduced in the industrial environment and as a highlight management models that seek preventive actions such as TPM (Total Productive Maintenance), RCM (Reliability Centered Maintenance), in other preventive based on the condition, time, Turnaround, them others. Deepening this topic from the point of view of planning as the application, it is clear that the challenge to optimize the cost of these strategies is "what to do" and "when to do it", that is, what scope and which periodicity. It is observed in the industrial context, there is knowledge of the maintenance teams to evaluate the behavior of faults; in defining the useful life of the major systems that compose the processes; to schedule all repairs needs and control downtime of a process. However, we realized that there are limits on the optimal periodicity of prevision due to the great complexity of possible combinations of scope and ideal time to stop a process. This perception has motivated this study by which traced the objective of developing a mathematical model that optimizes maintenance costs through the lifetime of the study of systems, justified by used, time, condition and costs. Mathematical model was implement computationally in MATLAB®. It was possible to analyze the behavior of the variables involved in the optimization of periodicity, the residual cost for premature replacement, the optimal periodicity, scope, costs of corrective/preventive maintenance, process downtime and identification of systems that are important for project implementation and scaling of lifetime within the RCM concept. It was developed a methodology that assists the user during simulations. The analysis was applied to a large company industry, made up of more than 43 processes with 5000 assets. The lines and equipment were used for the simulations.

Uma adequada gestão das atividades de manutenção foca seus objetivos na confiabilidade e disponibilidade dos equipamentos, bem como na diminuição dos custos de reparo envolvidos. Visando contribuir neste sentido, o presente trabalho propõe um estudo de caso relacionado à análise de depreciação técnica e depreciação econômica dos equipamentos utilizados numa indústria de produção de papel imprensa. Especificamente, aplica-se a análise da curva de Weibull a uma base de dados de histórico de falhas ocorridas em motores elétricos existentes no processo produtivo e realiza-se, simultaneamente, uma análise de depreciação econômica desses equipamentos. O estudo envolveu a análise de 31 motores elétricos, classificados em 10 grupos de acordo com a potência de operação. A partir dos resultados obtidos para o coeficiente de forma correspondente a um período histórico de 20 anos de manutenção, bem como da análise de depreciação dos motores, foi possível verificar que mais de 50% dos motores analisados tiveram falhas do tipo mortalidade prematura e, o restante dos equipamentos, falhas do tipo fim de vida útil. Uma análise estatística de importância da correlação entre as variáveis de estudo indicou que, para o nível de confiança de 95%, a potência do motor elétrico não apresenta correlação significativa com o valor do fator de forma e nem com o número de manutenções corretivas realizadas. A única relação significativa foi encontrada entre o tamanho do motor e o custo das manutenções ou intervenções, como era esperado. O estudo realizado mostrou de uma maneira ágil e do ponto de vista da gestão da manutenção, uma análise técnica e econômica conjunta da vida útil de motores elétricos em relação à questão da sua depreciação e à escolha da melhor estratégia de manutenção a ser adotada. / An efficient management of maintenance activities is normally focused on reliability and availability of equipments, as well as in reducing the costs involved. Aiming to contribute in this sense, the present study proposes a case of study related to the analysis of technical and economic depreciation of electrical motors used in processes of a newsprint industry. In particular, both the Weibull distribution and an economic depreciation analysis were applied to a historic data base containing electric motor failures. The study was carried out for 31 electric motors, which were classified into 10 groups of electric powers. From results obtained for the form factor in 20 years of maintenance and the depreciation analysis was verified that more than 50% of electric motors had premature failures, whereas the rest of equipments had failures of useful life. A statistical analysis of correlation among variables showed that the power of the electric motor had no significance correlation with both the form factor and the number of failure events at 95% of confidence level. However, a significance correlation was found between the power of the electric motor and the maintenance cost involved, as expected. The study showed a practical way of a combined technical and economical analysis applied to electric motors for choosing the better maintenance strategy.

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Manutenção Industrial, sob a orientação do Prof. Doutor Armando Luís Ferreira Leitão

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2012 / Bibliografia: f. 109-116 / Os sistemas industriais atuais são obrigados a operar dentro de limites, metas e parâmetros estabelecidos, com o objetivo de reduzir custos e garantir a disponibilidade e confiabilidade. Neste contexto encontra-se a função manutenção, que tem como obje / Industrial systems today are required to operate within limits, set goals and parameters, in order to reduce costs and ensure availability and reliability. In this context is the maintenance function, which aims primarily to increase the life of the eq

A perfilagem de colunas por raios gama (column gamma scan) é uma técnica nuclear empregada para solucionar problemas em equipamentos de processos industriais, nas refinarias e petroquímicas. Consiste na utilização de uma fonte selada e um detector de radiação [NaI(Tl)], obtendo-se o perfil de densidade unidimensional (1D) do equipamento. Nas últimas décadas, ocorreram algumas melhorias na técnica de perfilagem, tais como, na digitalização contínua das informações e nos sistemas de detecção da radiação (wireless). Novos aplicativos melhoraram a qualidade da apresentação dos resultados. Entretanto, a condição da técnica não mudou drasticamente, desde sua criação. Seu resultado é simplesmente um gráfico 1D da densidade média, em função da altura do equipamento industrial. A tecnologia inovadora proposta neste trabalho de Mestrado utiliza a reconstrução tomográfica industrial, via algoritmos iterativos derivados da ART (Algebraic Reconstruction Technique) e do MART (Multiplicative Algebraic Reconstruction Technique), para apresentar o resultado de perfilagem como uma imagem bidimensional (2D) da distribuição de densidade, ao invés de um gráfico 1D. Nitidamente, uma imagem 2D possui mais informações técnicas do equipamento em análise, permitindo um avanço na tecnologia de ensaios não destrutivos (END). Assim, muitos problemas operacionais não detectáveis em equipamentos de processos industriais podem ser descobertos e solucionados de forma on-line, usando-se o imageamento 2D. Esta tecnologia permitiu que um pedido de patente fosse depositado junto ao Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI). / Column gamma scan is one of the most common nuclear techniques on troubleshooting industrial process equipments like distillation columns and reactors. With a very simple concept, the technique is easy to implement. Searching for a competitive edge the industry has been long developing solutions to achieve better results. On the last decades, significant development has been done with the advent of new hardware, electronics, portable computers and software. Continuous scanning and wireless detection systems are examples of successful field solutions, while new software aid on reporting and data presentation. However the type and quality of the results itself has not dramatically changed since its beginning. A scan profile is simple to understand, although the process to build it can be very complex as it requires a specific blend of knowledge and abilities. Process engineering, chemical engineering, internal hydraulic project, nuclear engineering and field abilities are pre requisites for of any scan specialist. Correct data gathering, interpretation and reporting are abilities often difficult to match or requires a long time of training. The industry faces a similar difficult on the customer side, as it is always necessary to train end users to understand a report and how to use its best. This scientific work describes our effort on developing a new approach on the gamma column scan test using image reconstruction techniques that would result on a graphic image rather than a XY plot. Direct and easier to understand, a report with graphic images would be also be accessible to a wider audience, not limited to the customers experienced with gamma scan interpretation.

A perfilagem de colunas por raios gama (column gamma scan) é uma técnica nuclear empregada para solucionar problemas em equipamentos de processos industriais, nas refinarias e petroquímicas. Consiste na utilização de uma fonte selada e um detector de radiação [NaI(Tl)], obtendo-se o perfil de densidade unidimensional (1D) do equipamento. Nas últimas décadas, ocorreram algumas melhorias na técnica de perfilagem, tais como, na digitalização contínua das informações e nos sistemas de detecção da radiação (wireless). Novos aplicativos melhoraram a qualidade da apresentação dos resultados. Entretanto, a condição da técnica não mudou drasticamente, desde sua criação. Seu resultado é simplesmente um gráfico 1D da densidade média, em função da altura do equipamento industrial. A tecnologia inovadora proposta neste trabalho de Mestrado utiliza a reconstrução tomográfica industrial, via algoritmos iterativos derivados da ART (Algebraic Reconstruction Technique) e do MART (Multiplicative Algebraic Reconstruction Technique), para apresentar o resultado de perfilagem como uma imagem bidimensional (2D) da distribuição de densidade, ao invés de um gráfico 1D. Nitidamente, uma imagem 2D possui mais informações técnicas do equipamento em análise, permitindo um avanço na tecnologia de ensaios não destrutivos (END). Assim, muitos problemas operacionais não detectáveis em equipamentos de processos industriais podem ser descobertos e solucionados de forma on-line, usando-se o imageamento 2D. Esta tecnologia permitiu que um pedido de patente fosse depositado junto ao Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI). / Column gamma scan is one of the most common nuclear techniques on troubleshooting industrial process equipments like distillation columns and reactors. With a very simple concept, the technique is easy to implement. Searching for a competitive edge the industry has been long developing solutions to achieve better results. On the last decades, significant development has been done with the advent of new hardware, electronics, portable computers and software. Continuous scanning and wireless detection systems are examples of successful field solutions, while new software aid on reporting and data presentation. However the type and quality of the results itself has not dramatically changed since its beginning. A scan profile is simple to understand, although the process to build it can be very complex as it requires a specific blend of knowledge and abilities. Process engineering, chemical engineering, internal hydraulic project, nuclear engineering and field abilities are pre requisites for of any scan specialist. Correct data gathering, interpretation and reporting are abilities often difficult to match or requires a long time of training. The industry faces a similar difficult on the customer side, as it is always necessary to train end users to understand a report and how to use its best. This scientific work describes our effort on developing a new approach on the gamma column scan test using image reconstruction techniques that would result on a graphic image rather than a XY plot. Direct and easier to understand, a report with graphic images would be also be accessible to a wider audience, not limited to the customers experienced with gamma scan interpretation.

Submitted by Silvana Teresinha Dornelles Studzinski (sstudzinski) on 2017-03-16T13:17:39Z No. of bitstreams: 1 Claudinilson Alves Luczkiewicz_.pdf: 1630762 bytes, checksum: 2bfd6665aa09c3c9c751c44c759f2463 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-16T13:17:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Claudinilson Alves Luczkiewicz_.pdf: 1630762 bytes, checksum: 2bfd6665aa09c3c9c751c44c759f2463 (MD5) Previous issue date: 2017-02-07 / UNISINOS - Universidade do Vale do Rio dos Sinos / Esta pesquisa objetiva explorar a alternativa de propulsão automotiva elétrica e apresentar uma proposta de utilização de equipamentos industriais produzidos em larga escala que possam ser inseridos no subsistema de propulsão de um veículo elétrico com características populares, para, dessa forma, oferecer uma alternativa de rápida inserção dos veículos em centros urbanos. As características de potência e torque da alternativa proposta foram investigadas através da dinâmica longitudinal veicular e dos equipamentos existentes comercializados. São avaliadas três configurações de propulsão, sendo um propulsor elétrico conectado de forma única, com dois propulsores independentes conectados nas rodas traseiras e com quatro propulsores independentes conectados diretamente nas rodas. Foram avaliados também aspectos econômicos, podendo em certos casos apresentar custos atrativos ao consumidor final. Os principais resultados, de acordo com as características técnicas dos equipamentos, a viabilidade econômica e o peso, demonstram que a potência mínima necessária para o desempenho do subsistema de tração deve ser de 33,70 kW com o consumo de energia de 19,10 kWh, estando distribuído na configuração com dois propulsores independentes conectados nas rodas traseiras. / The objective of this study is to explore the alternative of electric automotive propulsion and present a proposal for the use of industrial equipment ever produced on a large scale that can be inserted to the propulsion subsystem of an electric vehicle with popular features, and thus offer an alternative fast integration of vehicles in urban centers. The power and torque characteristics of the alternative proposal were investigated for longitudinal vehicle dynamics and its equipment sold. Three driving settings are evaluated, and an electric thruster connected in a unique way, with two independent propellers connected to the rear wheels and four independent drivers directly connected to the wheels. It is also observed the characteristic of economic viability may present attractive costs to the final consumer. The main results, according to the technical characteristics of the equipment, economic viability and weight, show that the minimum power required for the performance of the traction subsystem should be 33.70 kW with energy consumption of 19.10 kWh and distributed in the configuration with two independent propellers connected to the rear wheels.

Os recentes avanços na manufatura inteligente abrem oportunidades na área do suporte industrial, especificamente na manutenção e gestão de ativos físicos. Essa tendência permite que os dados coletados das máquinas, quando estão em pleno funcionamento, possam interagir com computadores, (ciberespaço), através de uma rede de comunicação formando assim o conceito de Sistemas Ciberfísicos (CPS – do inglês Cyber-Physical Systems). Além disso, os rápidos avanços da tecnologia de informação e comunicação proporcionam ferramentas para que essa interação possa analisar os dados, de forma cada vez mais rápida, autônoma, ubíqua e em tempo real, oferecendo informações que auxiliam aos humanos na tomada de decisões mais eficazes. Nesse contexto, o Prognóstico e Gestão da Saúde de máquinas (PHM – do inglês Prognostics Health and Management) é indicado como uma aplicação promissora da manufatura inteligente dentro do contexto de CPS. Atualmente as propostas de PHM encontradas na literatura cientifica são aplicadas a casos específicos e sem uma padronização da sua implementação, impedindo que tais abordagens possam ser replicadas em diferentes cenários da manufatura. Assim, o presente trabalho propõe a construção de um modelo ontológico para auxiliar na implementação do PHM em diversos cenários de manufatura, a ser aproveitada futuramente por ferramentas de softwares com foco em manufatura inteligente, padronizando seus conceitos, termos, e a forma de coleta e tratamento de dados. A abordagem metodológica DSR (do inglês Design Science Research) é usada para guiar o desenvolvimento da pesquisa. A construção deste modelo ontológico, que integra tanto os dados coletados quanto as informações necessárias para a tomada de decisões, possibilita o controle da estimativa de uma falha antes dela ocorrer de uma forma mais autônoma. Os principais resultados do modelo ontológico construído são: uma ontologia flexível capaz de ser usada em vários tipos de máquinas mecânicas de diversos tipos de manufatura; a possibilidade de armazenar o conhecimento contido em normas internacionais, históricos de atividades das máquinas, e arquiteturas consolidadas no contexto do PHM, permitindo a constante atualização de dados dependendo de particularidades que cada processo produtivo pode conter, e finalmente, usando a linguagem SPARQL entrega-se informações que podem ser usadas para tomada de decisões em intervenções oportunas de manutenção nos equipamentos de uma indústria real. O modelo é demonstrado considerando o caso de uma bomba centrífuga que comprovou sua fidelidade, integridade, nível de detalhe, robustez e consistência, fornecendo informações anteriormente alimentadas por dados reais obtidos em empresas próximas. / Recent advances in smart manufacturing open up opportunities in industrial support, specifically in maintenance and physical asset management. This trend allows data collected from machines, when are in full operation, to interact with cyberspace computers through a communication network, thus forming the concept of cyber-physical systems (CPS). Besides, rapid advances in information and communications technologies provide tools for analysing data, in an increasingly rapid, autonomously, ubiquitous and in real time way, providing information that assists humans in making better decisions. In this sense, Prognostics and Health Management (PHM) of machines, is indicated as a promising application of Smart Manufacturing in the CPS contexto. Currently the PHM proposals found in the scientific literature are applied to specific cases and without a standardization of their implementation, preventing such approaches from being replicated in different manufacturing scenarios. Thus, the present work proposes the construction of an ontological model to assist in the implementation of the PHM in several manufacturing scenarios, to be harnessed in the future by software tools focused on intelligent manufacturing, standardizing their concepts, terms, and the form of data collection and processing. The DSR (Design Science Research) methodological approach is used to guide the development of the research. The construction of this ontological model, which integrates both the collected data and the necessary information for the decision making, allows the control of the estimate of a failure before it occurs in a more autonomous way. The main results of the ontological model are: a flexible ontology capable of being used on several types of mechanical machines of various types of manufacturing; the possibility of storing the knowledge contained in international standards, machine history of activities, and consolidated architectures in the context of the PHM, allows the constant updating of data depending on particularities that each productive process can contain, and finally, using the SPARQL language, it is given information that can be used for decisionmaking in timely maintenance interventions in the equipment of a real industry. The model is demonstrated considering the case of a centrifugal pump that proved its fidelity, integrity, level of detail, robustness and consistency, providing information previously fed by real data obtained in nearby companies.

Os recentes avanços na manufatura inteligente abrem oportunidades na área do suporte industrial, especificamente na manutenção e gestão de ativos físicos. Essa tendência permite que os dados coletados das máquinas, quando estão em pleno funcionamento, possam interagir com computadores, (ciberespaço), através de uma rede de comunicação formando assim o conceito de Sistemas Ciberfísicos (CPS – do inglês Cyber-Physical Systems). Além disso, os rápidos avanços da tecnologia de informação e comunicação proporcionam ferramentas para que essa interação possa analisar os dados, de forma cada vez mais rápida, autônoma, ubíqua e em tempo real, oferecendo informações que auxiliam aos humanos na tomada de decisões mais eficazes. Nesse contexto, o Prognóstico e Gestão da Saúde de máquinas (PHM – do inglês Prognostics Health and Management) é indicado como uma aplicação promissora da manufatura inteligente dentro do contexto de CPS. Atualmente as propostas de PHM encontradas na literatura cientifica são aplicadas a casos específicos e sem uma padronização da sua implementação, impedindo que tais abordagens possam ser replicadas em diferentes cenários da manufatura. Assim, o presente trabalho propõe a construção de um modelo ontológico para auxiliar na implementação do PHM em diversos cenários de manufatura, a ser aproveitada futuramente por ferramentas de softwares com foco em manufatura inteligente, padronizando seus conceitos, termos, e a forma de coleta e tratamento de dados. A abordagem metodológica DSR (do inglês Design Science Research) é usada para guiar o desenvolvimento da pesquisa. A construção deste modelo ontológico, que integra tanto os dados coletados quanto as informações necessárias para a tomada de decisões, possibilita o controle da estimativa de uma falha antes dela ocorrer de uma forma mais autônoma. Os principais resultados do modelo ontológico construído são: uma ontologia flexível capaz de ser usada em vários tipos de máquinas mecânicas de diversos tipos de manufatura; a possibilidade de armazenar o conhecimento contido em normas internacionais, históricos de atividades das máquinas, e arquiteturas consolidadas no contexto do PHM, permitindo a constante atualização de dados dependendo de particularidades que cada processo produtivo pode conter, e finalmente, usando a linguagem SPARQL entrega-se informações que podem ser usadas para tomada de decisões em intervenções oportunas de manutenção nos equipamentos de uma indústria real. O modelo é demonstrado considerando o caso de uma bomba centrífuga que comprovou sua fidelidade, integridade, nível de detalhe, robustez e consistência, fornecendo informações anteriormente alimentadas por dados reais obtidos em empresas próximas. / Recent advances in smart manufacturing open up opportunities in industrial support, specifically in maintenance and physical asset management. This trend allows data collected from machines, when are in full operation, to interact with cyberspace computers through a communication network, thus forming the concept of cyber-physical systems (CPS). Besides, rapid advances in information and communications technologies provide tools for analysing data, in an increasingly rapid, autonomously, ubiquitous and in real time way, providing information that assists humans in making better decisions. In this sense, Prognostics and Health Management (PHM) of machines, is indicated as a promising application of Smart Manufacturing in the CPS contexto. Currently the PHM proposals found in the scientific literature are applied to specific cases and without a standardization of their implementation, preventing such approaches from being replicated in different manufacturing scenarios. Thus, the present work proposes the construction of an ontological model to assist in the implementation of the PHM in several manufacturing scenarios, to be harnessed in the future by software tools focused on intelligent manufacturing, standardizing their concepts, terms, and the form of data collection and processing. The DSR (Design Science Research) methodological approach is used to guide the development of the research. The construction of this ontological model, which integrates both the collected data and the necessary information for the decision making, allows the control of the estimate of a failure before it occurs in a more autonomous way. The main results of the ontological model are: a flexible ontology capable of being used on several types of mechanical machines of various types of manufacturing; the possibility of storing the knowledge contained in international standards, machine history of activities, and consolidated architectures in the context of the PHM, allows the constant updating of data depending on particularities that each productive process can contain, and finally, using the SPARQL language, it is given information that can be used for decisionmaking in timely maintenance interventions in the equipment of a real industry. The model is demonstrated considering the case of a centrifugal pump that proved its fidelity, integrity, level of detail, robustness and consistency, providing information previously fed by real data obtained in nearby companies.