Calcular a eficiência de uma máquina e como aumentá-la

O cálculo do rendimento de uma máquina é um aspeto fundamental do fabrico moderno, pois reduz os custos de funcionamento, melhora o desempenho e reduz o impacto ambiental. Máquinas ineficientes conduzem a um fraco retorno do investimento, algo que qualquer empresa deve procurar ativamente evitar.

Seguem-se várias abordagens que podem ser utilizadas para medir e calcular a eficiência da máquina.

O conceito básico de eficiência

Na indústria transformadora, a eficiência é a capacidade de produzir algo sem desperdiçar tempo, materiais ou energia. Mas, na realidade, a eficiência 100% é inatingível porque há sempre algum desperdício. No entanto, é importante que os fabricantes tentem aproximar-se dela através de princípios como o lean manufacturing, o just-in-time e a melhoria contínua (Kaizen).

A fórmula básica de eficiência é definida da seguinte forma:

Quando a produção de um processo é dividida pelas entradas e o resultado é expresso em percentagem, obtém-se a taxa de eficiência desse processo específico.

A eficiência é limitada a 100% e não pode exceder esse limite. Qualquer processo, de fabrico ou outro, com uma classificação de eficiência de 100% pode ser considerado um processo perfeito.

Formulários para o calculo do rendimento de uma máquina

Num processo de fabrico existem numerosos factores de produção. Utilizando a fórmula básica, a eficiência de uma máquina pode ser examinada de diferentes ângulos, dependendo do fator de produção considerado. Isto permite várias formas diferentes de medir a eficiência de uma máquina.

As três abordagens mais importantes são:

• Produção de energia

  O termo produção de energia é um termo impróprio, uma vez que a energia não pode ser produzida nem destruída, de acordo com a Lei da Conservação da Energia. Neste caso, a produção de energia refere-se à conversão da energia disponível numa forma de energia mais utilizável.

  Um bom exemplo é um painel solar que converte a energia solar em energia eléctrica, ou um gerador que converte energia mecânica/química em energia eléctrica.

  A fórmula para calcular a eficiência da produção de energia tem o mesmo formato que a fórmula da eficiência de base:

  Eficiência = energia utilizável/energia disponível x 100

  Por exemplo, um gerador a gasóleo. Se um galão de gasóleo tiver 40.000 kWh de energia e o gerador a converter em 10.000 kWh de eletricidade, a eficiência é:

  Eficiência = (10.000/40.000) x 100 = 25%.

• Consumo de energia

  Dado o elevado custo dos factores de produção de energia e o impacto dos combustíveis fósseis no ambiente, a eficiência energética tornou-se mais importante nas últimas décadas.

  Os custos energéticos representam uns impressionantes 96% do custo total do ciclo de vida de um motor. E na indústria transformadora, as máquinas accionadas por motores são responsáveis por quase metade do consumo de energia eléctrica. Por conseguinte, qualquer alteração na eficiência do consumo de energia industrial tem um enorme impacto nas redes eléctricas e no ambiente em geral.

  Pode ser utilizada a mesma fórmula básica de eficiência acima referida:

  Por exemplo, uma ferramenta eléctrica que consome 500kWh de eletricidade e produz uma energia cinética de 320kWh. A sua eficiência é:

  Eficiência = (320/500) x 100 = 64%.

• Eficiência da produção (produtividade versus eficiência)

  Existe uma diferença significativa entre produtividade e eficiência na indústria transformadora. A produtividade centra-se no aumento da quantidade de bens produzidos. Muitas vezes, isto pode ser feito à custa da eficiência.

  Um exemplo comum é o aumento da percentagem de unidades defeituosas. As empresas que aumentam a produção para além do limite ótimo enfrentam frequentemente este problema, devido a factores como materiais de menor qualidade, fadiga do operador, etc. Enquanto o número real de unidades criadas aumenta, a eficiência diminui.

  Em vez disso, a eficiência da produção centra-se menos na quantidade e mais na qualidade. O objetivo é produzir mais unidades e reduzir o número de defeitos e desperdícios. Se for executada corretamente, a melhoria da eficiência da produção aumentará a produtividade.

  Uma forma simples de calcular a eficiência da produção seria considerar a taxa de produção real versus a taxa de produção padrão/máxima possível na máquina.

  Por exemplo, uma máquina de impressão com uma produção efectiva de 650 unidades por hora, em comparação com uma taxa máxima de 900 unidades por hora. Utilizando a fórmula de eficiência, obtém-se o seguinte resultado:

  Eficiência = (650/900) x 100 = 72,22%

OEE: O padrão de ouro em eficiência de fabrico

OEE significa Overall Equipment Effectiveness (Eficácia Global do Equipamento). É uma métrica padrão da indústria e um indicador-chave de desempenho (KPI) amplamente aceite, aplicável a uma vasta gama de indústrias.

Esta métrica é popular devido à sua abordagem holística. Examina três aspectos fundamentais do equipamento na linha de produção:

• Disponibilidade
• Desempenho
• Qualidade

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• Cálculo da disponibilidade

  Todos os activos têm um tempo de trabalho programado de X horas por semana/mês. A disponibilidade mostra o tempo de trabalho efetivo de uma máquina como uma percentagem do tempo de trabalho programado.

  A fórmula para calcular a disponibilidade é a seguinte

  

  A disponibilidade raramente é 100%, uma vez que o tempo de inatividade pode ocorrer devido a uma vasta gama de factores. Falhas de equipamento, ajustes, reparações, manutenção não planeada e outros factores contribuem para a redução da disponibilidade.

• Cálculo do desempenho

  O rendimento representa o número real de unidades produzidas por uma máquina, em percentagem do número máximo de unidades que poderia ter produzido à velocidade máxima, durante o tempo de trabalho efetivo na fábrica.

  A fórmula básica para o desempenho é:

  

  O desempenho pode ser afetado por pequenas paragens durante o processo de produção. Os defeitos das máquinas e os operadores sem formação podem abrandar a velocidade de produção, resultando num menor rendimento.

• Cálculo da qualidade

  A qualidade mostra a percentagem de produtos bons e defeituosos num lote. Os produtos defeituosos são um desperdício, uma vez que têm de ser deitados fora ou reformulados.

  A fórmula para calcular a qualidade é

  

  A qualidade pode ser afetada por muitos factores, tanto directos como indirectos. Os defeitos no processo de produção podem resultar em produtos de qualidade inferior ou defeituosos. Os erros dos operadores, as matérias-primas de má qualidade e as falhas das máquinas também podem reduzir a percentagem de qualidade na produção.

Como calcular o OEE

Uma vez que as métricas de disponibilidade (A), desempenho (P) e qualidade (Q) estejam disponíveis para uma máquina ou instalação de fábrica, o cálculo do OEE é um processo relativamente simples.

A fórmula básica para o OEE é:

Uma pontuação OEE de 100% é considerada uma produção perfeita. Tem três características principais:

• A máquina não produz peças defeituosas
• A máquina produz peças sem parar (durante o tempo de funcionamento programado)
• A máquina funciona à velocidade máxima

Para contextualizar, uma unidade de produção média tem uma pontuação OEE de cerca de 60%.

Como implementar e utilizar o OEE na instalação

Como explicado acima, a fórmula do OEE é bastante simples. Os gestores que pretendam calcular o OEE devem recolher dados sobre a disponibilidade, o desempenho e a qualidade.

Os passos seguintes podem melhorar as hipóteses de uma implementação bem sucedida do OEE:

• Escolha de um piloto: Comece simplesmente com uma máquina que seja relativamente fácil de manter. É importante escolher operadores entusiastas que tenham uma atitude positiva e sejam receptivos ao feedback e designar um técnico de manutenção competente para o projeto como pessoa de contacto. Confiar a liderança a um diretor de linha/departamento com uma supervisão clara do processo de produção.
• Definir os parâmetros OEE: Definir os limites dos dados a recolher. Selecionar a categoria de tempo para as medições, os produtos a seguir, a velocidade máxima da máquina, etc.
• Organizar a recolha de dados: Escolha a melhor forma de um operador recolher facilmente os dados relevantes definidos na etapa anterior. Os formulários e procedimentos devem ser tão curtos e simples quanto possível, para uma maior eficiência e precisão.
• Formar o pessoal: Explicar os princípios básicos e os benefícios do OEE a todos os participantes na equipa piloto. Se necessário, forneça formação adicional para a recolha de dados e relatórios.
• Recolher dados: Evitar o erro de não confiar esta tarefa aos operadores. Eles estão em melhor posição para acompanhar as métricas necessárias para calcular o OEE. Se for uma opção, pode ser disponibilizado um supervisor com experiência em OEE para melhorar a exatidão e evitar erros.
• Processar os dados: O líder da equipa deve rever e processar os dados assim que estiverem disponíveis, de preferência antes da próxima ronda de recolha de dados. Criar gráficos e relatórios legíveis para facilitar a comunicação das medições de OEE.
• Fornecer feedback aos operadores: Partilhar os resultados do OEE com os operadores para os ajudar a saber quais as áreas que precisam de ser melhoradas. A comunicação rápida é essencial, uma vez que o feedback pode ser incorporado na produção antes da próxima ronda de recolha de dados OEE.
• Envolver a direção: Os resultados do OEE podem revelar pontos fracos que exigem uma intervenção de alto nível no processo de produção. Só a direção é capaz de resolver alguns destes problemas. Comunique todos os resultados do OEE à gestão de alto nível para uma implementação bem sucedida.

Para ter as melhores hipóteses de sucesso, o OEE deve ser um esforço concertado que envolva todos: operadores, chefias intermédias e supervisão da gestão.

Descubra como o monitorização de máquinas de fabrico industrial pode ajudá-lo a obter dados OEE em tempo real que podem ser utilizados para melhorar a produtividade e reduzir os custos.

Combater a ineficiência das máquinas

A ineficiência das máquinas é um grande problema para os fabricantes. O que torna as coisas piores é o facto de muitas organizações nem sequer estarem plenamente conscientes das perdas que sofrem devido à baixa eficiência. É por isso que é importante que as empresas tomem consciência das benefícios da monitorização do tempo de inatividade das máquinas e equipamentos industriais.

O tempo de inatividade do equipamento é um dos principais culpados que prejudicam o processo de produção. A manutenção atempada e proactiva pode ser utilizada para minimizar o risco de paragens não planeadas.