Administração limpa e enxuta em sistemas hidráulicos de colhedoras de cana-de-açúcar

Clean and lean administration in hydraulic systems of sugarcane harvesters

Resumos

Dentre as importantes mudanças nos processos de produção, está à necessidade de garantir sustentabilidade aos empreendimentos. Isso faz prever mudanças na gestão empresarial para adequar-se a um novo modelo, com a inserção dos conceitos de Produção Limpa, Mais Limpa, Enxuta e Manutenção Produtiva Total (MPT). O foco principal deste trabalho foi elaborar uma metodologia que possibilitou aumentar a confiabilidade nos sistemas hidráulicos das colhedoras de cana-de-açúcar, identificando e analisando os modos de falhas, visando à melhoria da qualidade ambiental e socioeconômica em uma indústria sucroalcooleira, promovendo a diminuição significativa do desperdício de óleo hidráulico durante o processo de colheita motomecanizada. O histórico existente no controle do planejamento da empresa, utilizado na Usina sucroalcooleira, permitiu a avaliação do desempenho operacional de colhedoras de cana-de--açúcar durante três safras. Durante esse período, por meio da elaboração e da efetivação de um controle total, acompanharam-se os modos de falhas no sistema hidráulico de cinco colhedoras. Com base na metodologia desenvolvida, elaborou-se um programa computacional para processar os dados obtidos e facilitar a tomada de decisões.

produção limpa; produção enxuta; manutenção produtiva total


Among the important changes in the production processes, it is necessary to guarantee the sustainability of the human enterprises, what makes us to foresee changes in the managerial administration to adapt to a new model, with the insert of the concepts of Clean Production, Cleaner, Lean and Total Productive Maintenance (TPM). The main focus of this work was to elaborate a methodology that made it possible to guarantee the reliability in the waterworks of the sugarcane harvester, identifying and analyzing the manners of flaws, in order to result in the improvement of the environmental and socioeconomic quality in the atmosphere of an industry of sugarcane through the significant decrease of hydraulic oil spill. Through the existent report in ERP (Enterprise Resource Planning), used in a Sugarcane Industry Plant, it was possible to accompany of the operational acting of the sugarcane harvester used during 03 crops, regarding the manners of flaws in the waterworks of the same ones, and, in one of the crops it was elaborated the total control of the waterworks of 5 harvesters. Based on the obtained data and the developed methodology it was possible to develop a software that specifies the electric outlet of decisions.

clean production; lean production; total productive maintenance


ARTIGO TÉCNICO

MÁQUINAS E MECANIZAÇÃO AGRÍCOLA

Administração limpa e enxuta em sistemas hidráulicos de colhedoras de cana-de-açúcar

Clean and lean administration in hydraulic systems of sugarcane harvesters

Mauro TomazelaI; Luiz A. DanielII; José C. FerreiraIII

ITecnólogo em Processos de Produção, Prof. Doutor, FATEC, Tatuí - SP, tomazela@terra.com.br

IIEngº Agrônomo, Prof. Titular, FEAGRI-UNICAMP, Campinas - SP, FATEC, Indaiatuba - SP

IIITecnólogo em Mecânica , Prof. Doutor, FATEC, Sorocaba - SP

RESUMO

Dentre as importantes mudanças nos processos de produção, está à necessidade de garantir sustentabilidade aos empreendimentos. Isso faz prever mudanças na gestão empresarial para adequar-se a um novo modelo, com a inserção dos conceitos de Produção Limpa, Mais Limpa, Enxuta e Manutenção Produtiva Total (MPT). O foco principal deste trabalho foi elaborar uma metodologia que possibilitou aumentar a confiabilidade nos sistemas hidráulicos das colhedoras de cana-de-açúcar, identificando e analisando os modos de falhas, visando à melhoria da qualidade ambiental e socioeconômica em uma indústria sucroalcooleira, promovendo a diminuição significativa do desperdício de óleo hidráulico durante o processo de colheita motomecanizada. O histórico existente no controle do planejamento da empresa, utilizado na Usina sucroalcooleira, permitiu a avaliação do desempenho operacional de colhedoras de cana-de--açúcar durante três safras. Durante esse período, por meio da elaboração e da efetivação de um controle total, acompanharam-se os modos de falhas no sistema hidráulico de cinco colhedoras. Com base na metodologia desenvolvida, elaborou-se um programa computacional para processar os dados obtidos e facilitar a tomada de decisões.

Palavras-chave: produção limpa, produção enxuta, manutenção produtiva total.

ABSTRACT

Among the important changes in the production processes, it is necessary to guarantee the sustainability of the human enterprises, what makes us to foresee changes in the managerial administration to adapt to a new model, with the insert of the concepts of Clean Production, Cleaner, Lean and Total Productive Maintenance (TPM). The main focus of this work was to elaborate a methodology that made it possible to guarantee the reliability in the waterworks of the sugarcane harvester, identifying and analyzing the manners of flaws, in order to result in the improvement of the environmental and socioeconomic quality in the atmosphere of an industry of sugarcane through the significant decrease of hydraulic oil spill. Through the existent report in ERP (Enterprise Resource Planning), used in a Sugarcane Industry Plant, it was possible to accompany of the operational acting of the sugarcane harvester used during 03 crops, regarding the manners of flaws in the waterworks of the same ones, and, in one of the crops it was elaborated the total control of the waterworks of 5 harvesters. Based on the obtained data and the developed methodology it was possible to develop a software that specifies the electric outlet of decisions.

Keywords: clean production, lean production, total productive maintenance.

INTRODUÇÃO

Para permanecer entre os maiores produtores mundiais de etanol, o Brasil deverá ter uma produção suficiente para substituir 10% da demanda por gasolina em 2025, aumentando a área de cultivo de cana-de-açúcar e adotando tecnologias que elevem a produtividade e garantam a sustentabilidade desse processo (UNICA, 2007). Entende-se por sustentável os processos cujas ações atendam às necessidades das gerações atuais, ao mesmo tempo em que preservam os ecossistemas para que se possam atender às demandas das gerações futuras (ABBOTT et al., 2002).

Nesse sentido, na produção sucroalcooleira do Brasil, a expansão da área de cultivo da cana-de-açúcar deve ser acompanhada pela mecanização de sua colheita, que hoje corresponde apenas a 25% da área colhida (UNICA, 2007).

Segundo TOMAZELA (1999), produzir mais com qualidade e menor custo, preservando a qualidade de vida sem degradação ambiental, adquirindo competitividade e desenvolvimento socioeconômico são os grandes desafios da atualidade. Tais desafios só podem ser superados mediante o registro, análise e conhecimento de todas as etapas do processo produtivo.

TOMAZELA et al. (2002) afirmam que a aplicação da Manutenção Produtiva Total (MPT) aliada à Administração Limpa e Enxuta (ALE) ocasionam a redução dos impactos ambientais e a melhoria da produtividade.

A ABNT (1971) define manutenção como ações necessárias para que determinado item seja conservado ou restaurado de modo a permanecer em uma condição específica.

Os autores FLEMING & FRANÇA (1997) e RIIS et al. (1997) entendem que a Manutenção Produtiva Total (MPT) visa a maximizar a eficiência geral dos equipamentos e a eliminação dos desperdícios de produção, preservando e prolongando o período de vida entre falhas e da vida total dos sistemas.

Para GERAGHERTY (2000), a visão moderna da manutenção está voltada para preservar as funções dos bens físicos com o propósito de assegurar que as máquinas sejam capazes de realizar o que os usuários desejam, quando eles querem que elas assim o façam.

Segundo DIAS (1997), manutenção é a capacidade de um item ser mantido ou recolocado em condições de executar suas funções, sob condições determinadas e mediante procedimentos e meios prescritos, e confiabilidade é a capacidade de um item desempenhar uma função requerida sob condições especificadas, durante um dado intervalo de tempo.

Para a UNEP (1995), Produção limpa é entendida como sendo "a contínua aplicação de uma estratégia ambiental preventiva e integrada, aplicada a processos, produtos e serviços, para aumentar a ecoeficiência e reduzir riscos humanos e ao ambiente".

Sendo assim, com o objetivo de desenvolver-se uma metodologia que propicie o aumento da confiabilidade nos sistemas hidráulicos das colhedoras de cana-de-açúcar, desenvolveu-se um Software para identificar a significância das falhas no desperdício de óleo hidráulico. Para tanto, no desenvolvimento e na estruturação desse software, foram aplicados métodos de manutenção de equipamentos agrícolas baseados no Programa de Melhoria da Manutenção Produtiva Total (PMMPT) aplicado particularmente na empresa agroindustrial, foco deste estudo, e na Administração Limpa e Enxuta (ALE) em geral.

METODOLOGIA

Para atingir o objetivo proposto, foi elaborada uma metodologia para a análise dos modos de falhas e suas causas, identificando as ocorrências, a severidade e outras variáveis capazes de reduzir a chance de uma falha ocorrer.

Pelo acompanhamento de três safras, e de um controle pormenorizado durante a safra de 2005/2006 em cinco colhedoras de cana-de-açúcar da marca CASE - série 7700, modelos de 1997 a 2003, com sistema hidráulico composto basicamente de 20 cilindros, 41 motores, quatro bombas, um divisor de fluxo e 22 válvulas, da frota de uma usina produtora de açúcar e álcool, localizada no Estado de São Paulo, próxima da região de Ribeirão Preto, foi possível alimentar um sistema de banco de dados e estabelecer base para análise de confiabilidade e manutenção em sistemas hidráulicos de colhedoras de cana.

A sequência abaixo foi criada para a elaboração da metodologia:

1. Seleção das colhedoras;

2. Identificação e análise dos modos de falhas;

3. Estabelecimento de indicadores para avaliar a significância dos modos de falha;

4. Elaboração de fichas de controle de modos de falha do sistema hidráulico das colhedoras;

5. Inclusão dos modos de falhas no sistema ERP;

6. Elaboração da metodologia que evite as falhas no sistema hidráulico das colhedoras;

7. Elaboração de um organograma denominado "OFCE" (Organograma de Falhas Componente - Elemento), e

8. Elaboração de um software específico para estabelecer a significância das falhas com auxílio do organograma denominado "OFCE".

As colhedoras autopropelidas para cana-de-açúcar estudadas possuem sistema hidráulico composto de diversos componentes de máquinas, entre mangueiras, conexões, anéis de vedação, carcaças, parafusos e outros, nas quantidades e tipos descritos na Tabela 1.

Em virtude do tráfego intenso de veículos pesados durante o período de colheita e a complexa logística desenvolvida em mais de 100.000 hectares de área plantada, optou-se por desenvolver o trabalho de acompanhamento às colhedoras em apenas uma única frente de trabalho. Pela análise do desempenho operacional de cada uma das colhedoras nas safras anteriores, foram inicialmente selecionadas para monitoramento as colhedoras identificadas como B, D e E, dentre 42 colhedoras que compõem a frota de colheita e que apresentam características de desempenho operacional e de desperdício de óleo hidráulico semelhante. O monitoramento iniciou-se em 15-4-2005 e encerrou-se em 12-11-2005, correspondendo, portanto, ao período da safra de 2005/2006. A partir de 1º-8-2005, foram incluídas ao grupo de colhedoras monitoradas as máquinas identificadas como A e C. Tal procedimento foi adotado em virtude de que o simples sistema de controle de falhas implantado já apresentava redução no desperdício de óleo hidráulico e, portanto, esse aumento de colhedoras monitoradas proporcionaria um controle de avaliação mais consistente.

Os modos de falha que ocorrem no sistema hidráulico das colhedoras de cana foram subdivididos em Antrópicos e Mecânicos. Os modos de falhas antrópicos estão associados a aspectos culturais e à qualificação do operador. Os modos de falhas mecânicas dizem respeito a rompimento de mangueiras, desapertos e trincas em conexões e elementos de fixação, obtidos por meio de dados (ERP) disponibilizados referentes às safras de 2002/2003, 2003/2004, 2004/2005 e 2005/2006. No sentido de aprimoramento do Programa de Melhoria da Manutenção Produtiva Total (PMMPT), com base no ERP, foi realizado um levantamento de informações por meio de "Ficha de controle de falhas do Sistema Hidráulico" (Tabela 2), desenvolvida como objeto de monitoramento e base de dados para este trabalho.

Com base nos dados do "Desempenho Operacional" obtidos pelo ERP da empresa, os indicadores de desempenho, onde consta o desperdício de óleo hidráulico, consumo de óleo diesel e toneladas colhidas que foram tabulados. A partir dos dados tabulados, calculou-se, para cada colhedora, o indicador de melhor desempenho operacional da máquina (MDOM), apresentado na eq.(1):

CC DO em que,

MDOM - melhor desempenho operacional da máquina, t h L-2;

P - produtividade, t h-1;

CC - consumo de óleo diesel, L h-1, e

DO - desperdício de óleo hidráulico, L h-1 .

O MDOM está relacionado à maior quantidade de cana colhida em relação ao menor consumo de óleo diesel e ao menor desperdício de óleo hidráulico, comparando as máquinas estudadas.

A partir das informações fornecidas pelos operadores das colhedoras, foi elaborado um organograma hierarquizado em níveis de falhas, denominado "Organograma dos principais níveis de falhas (Componente - Elemento) (Figura 1)". Os níveis de falhas foram assim hierarquizados:

Nível 1: (A1) Condutores Hidráulicos; (B1) Motores Hidráulicos; (C1) Pistões Hidráulicos.

Nível 2: (A2) Mangueiras e Conexões; (B2) Anéis e Vedações e Desapertos; (C2) Trincas e Anéis e Vedações.

Nível 3: (A3) Ressecamento, Abrasão, Desapertos e Trincas; (B3) Ressecamento, Rompimento, Fixação e Quebra de Elemento; (C3) Fadiga, Quebra acidental, Ressecamento e Rompimento.

A necessidade de determinar as falhas potenciais que provocam desperdício de óleo, conforme a sua significância, conduziu à elaboração de um software que, ao ser alimentado com os dados coletados pela "Ficha de Controle", serve como ferramenta para decisões quanto às ações a serem tomadas, objetivando a eliminação do desperdício de óleo hidráulico proposto pela metodologia.

O desenvolvimento do software foi baseado no organograma apresentado na Figura 1, onde, pela identificação da cadeia de falhas, respeitando-se os níveis hierárquicos, estabeleceram-se os três níveis de falhas principais que ocorreram no sistema.

Na sequência, são apresentados os procedimentos necessários para a aplicação do software. Na Figura 2, verifica-se que na tela de entrada existe uma "Barra de Ferramentas" composta de "Sistema", "Cadastro" e "Utilitários".

Ao clicar em "Sistema", abre a opção "Pesquisar", que, ao ser acionada, abre a tela demonstrada na Figura 3, permitindo verificar os dados por períodos.

Ao clicar em "Cadastro", abrem as diversas opções de "Nível" para cadastrar as ocorrências. Ao clicar em "Utilitários", abrem os diversos itens de "Manutenção", permitindo criar outros níveis (até 99) além dos três criados para este trabalho.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Na Tabela 3, são apresentados os dados de massa colhida, consumo específico e desperdício de óleo, obtidos nas Fichas de Controle, para as cinco colhedoras avaliadas ao longo da safra de 2005/2006.

Analisando os dados apresentados na Tabela 3, observa-se que as colhedoras C e D foram as que mais produziram e que, nos quesitos consumo e desperdício específico, a colhedora D foi a de melhor desempenho e, por esta razão, deste ponto em diante, será tomada como referência (Tabela 4).

O banco de dados obtidos por meio do preenchimento das fichas foi inserido no OFCE. Verificou-se que, para colhedora D, dos três componentes principais definidos para nível 1, o esperdício correspondente aos condutores hidráulicos respondeu por 71,73%; o desperdício correspondente aos Pistões respondeu por 16,98%, e o desperdício associado aos Motores Hidráulicos foi responsável por 11,27% do desperdício total.

Figura 4

Em função do alto desperdício associado aos condutores hidráulicos, fixou-se este componente no nível 1 do organograma e avançou-se para o nível 2. Na Figura 5, apresentam-se as percentagens de desperdícios para o Nível 2, onde se podem destacar as mangueiras, respondendo por desperdício de 668 litros de óleo hidráulico (53,78%), e as conexões, respondendo por desperdícios de 223 litros de óleo hidráulico (17,95%).

Na Figura 6, apresentam-se as percentagens de desperdícios para nível 3. Em que, Nv1 = 001 significa "Condutores Hidráulicos"; Nv2 = 001 significa "Mangueiras", e Nv3 = 001 significa "Ressecamento". Dessa forma, pode-se constatar que o ressecamento de mangueiras foi responsável pelo desperdício de 481 litros de óleo hidráulico, 38,72% dos desperdícios associados ao componente Condutores Hidráulicos.

Na Figura 7, apresentam-se as percentagens de desperdícios por "Texto da Causa". O primeiro item diz respeito a Nv1 = 001 (Condutores Hidráulicos), Nv2 = 002 (Conexões), Nv3 = 002 (Trincas por Torque), Texto da Causa (Niple Bomba Transmissão), que responde por 7,08% dos desperdícios, correspondente a 88 litros de óleo hidráulico.

É importante ressaltar que qualquer das telas apresentadas pelo software, quando se clicar no ícone "Exportar", gera relatórios em Excell, facilitando assim a manipulação, as tabulações e a construção de gráficos da série de dados obtidas na pesquisa efetuada.

Importante salientar também que a proposta da metodologia objetiva melhorias aplicando os conceitos de Administração Limpa e Enxuta, uma vez que outras ferramentas modernas de gestão já são utilizadas pela usina, tais como a MPT, manutenção detectiva, ERP, entre outras, colocando a empresa em destaque no cenário mundial.

CONCLUSÕES

O software desenvolvido, utilizando o banco de dados gerado para a validação da metodologia, estabelece perfeita relação entre falhas, quantidades de óleo desperdiçado, local de ocorrência da falha, definição do elemento danificado e causa da falha. Pode ser validado para outras aplicações, tais como: controle de maior incidência de manutenção em concessionárias de máquinas agrícolas; em diferentes sistemas de outros tipos de veículos; elementos de maior significância em projetos de máquinas, entre outros. O estado da arte em automação permite um estudo de viabilidade de implementação de um sistema totalmente automatizado de coleta de dados por sensoriamento. A metodologia apresentada neste trabalho e viabilizada por meio do software desenvolvido identifica os modos de falhas significativos, passíveis da instalação pontual de sistemas de sensoriamento sugerido. Os resultados obtidos com a metodologia são imediatos, permitindo identificar a quantidade de ocorrências de uma determinada falha, quais incidências por máquina, por operador, quantidade de óleo desperdiçada em função de cada modo de falha, percentagem em função da quantidade desperdiçada e outros indicadores, agilizando o processo para tomada de decisões.

Recebido pelo Conselho Editorial em: 10-1-2008

Aprovado pelo Conselho Editorial em: 30-10-2009

  • ABBOTT, C.; PORTE, C.A.de la; BARRINGTON, R.; BERTRAND, N.; CAREY, C.; FRY, A.; PRAG, A; VORHIES, F. As Empresas e a Biodiversidade: um manual de orientação para ações corporativas. Zurique: Earthwatch Institute (Europe), International Union for Conservation of Nature and Natural Resources, World Business Council for Sustainable Development, 2002. 59 p.
  • ABNT. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. P-TB-66, Terminologia de máquinas agrícolas São Paulo, 1971. 12 p.
  • DIAS, A. Metodologia para análise da confiabilidade em freios pneumáticos automotivos 199 f. 1997. Tese (Doutorado) - Faculdade de Engenharia Mecânica, Universidade de Campinas, Campinas.
  • FLEMING, P.V.; FRANÇA, S.R.R.O. Considerações sobre a implementação conjunta de TPM e MCC na indústria de processos. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE MANUTENÇÃO, 12., 1997, São Paulo. 53 p.
  • GERAGHETY, T. Obtendo efetividade do custo de manutenção através da integração das técnicas de monitoramento de condição RCM e TPM Tradução de: SIQUEIRA, K.T. Disponível em: <www.confiabilidade.com.br>. Acesso em: 2 maio 2006.
  • RIIS, J.O.; LUXHOJ, J.T.; THORSTEINSSON, U. A situational maintenance model. International Journal of Quality & Reliability Manager, v.14, n.4, p.349-366, 1997.
  • TOMAZELA, M. Produção enxuta e produção limpa: uma combinação para a competitividade. 1999. 136 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Produção) - Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, 1999.
  • TOMAZELA, M.; DANIEL, L.A.; VENDRAMETO, O.; FERREIRA, J.C. Produção enxuta e produção limpa - uma combinação para a competitividade. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA, 31., 2002, Salvador. Anais... Salvador: Associação Brasileira de Engenharia Agrícola, 2002. 1 CD-ROM.
  • UNEP. Cleaner production assesment manual. Part one: Introduction to cleaner production. Draft, 1995. 473 p.
  • ÚNICA. Produção Brasil cana-de-açúcar. Disponível em: <http://www.portalunica.com.br/portalunica/files/referencia_estatisticas_producaobrasil-7Tabela.xls>. Acesso em: mar. 2007.

Datas de Publicação

  • Publicação nesta coleção
    26 Maio 2010
  • Data do Fascículo
    Abr 2010

Histórico

  • Aceito
    30 Out 2009
  • Recebido
    10 Jan 2008
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