Monitorização das máquinas para melhorar o seu desempenho e OEE

O monitorização do estado das máquinas é a capacidade de avaliar o estado de uma máquina durante um período de tempo. Isto pode incluir aspectos como a eficiência, o desgaste das peças, a produção de peças defeituosas, estatísticas de utilização e estatísticas de manutenção.

Atualmente, grande parte da indústria transformadora opera com estratégias de manutenção antigas, que mantêm o equipamento com base numa abordagem reactiva ou programada. Isto deve-se ao facto de a maioria dos fabricantes não dispor de dados sobre o estado das máquinas e o desempenho dos equipamentos.

Consequentemente, o equipamento ou é mantido de acordo com o programado ou fica simplesmente à espera de falhar, o que não é uma solução eficiente. Isto conduz a uma quantidade considerável de desperdício sob a forma de custos de manutenção desnecessários ou de grandes períodos de inatividade das máquinas.

A seguir, veremos como o monitorização do estado das máquinas fornece aos fabricantes os dados necessários sobre o estado das máquinas em tempo real para tomarem decisões proactivas com base no estado atual do equipamento, permitindo assim a introdução da automatização no chão de fábrica.

O que é a monitorização do estado das máquinas e porque é que é importante?

O monitorização do estado das máquinas fornece diagnósticos e ajuda a determinar o estado de saúde do animal com base em várias condições medidas. O sistemas de controlo do estado das máquinas são útil para os fabricantes, uma vez que lhes permite tirar partido das condições dos activos em tempo real para monitorizar e otimizar a manutenção e o desempenho das máquinas, de modo a garantir que não estão a fazer uma manutenção excessiva ou a sofrer períodos de inatividade não planeados.

O monitorização de máquinas é importante para as instalações de fabrico lean porque reduz o tempo de inatividade, aumenta a eficiência da produção e ajuda a prever os custos, o fornecimento de peças sobresselentes, as necessidades de manutenção e os prazos de entrega, bem como a fazer previsões de produção mais precisas.

Em suma, a monitorização do estado das máquinas ajuda os fabricantes a tirar maior partido do seu equipamento, sem gastar tempo e orçamento em manutenção desnecessária. Isto deve-se ao facto de proporcionar uma visão mais profunda e precisa do desempenho do equipamento, que pode ser utilizada para melhorar a tomada de decisões.

Isto também permite que os operadores, os gestores e as equipas de manutenção tenham um melhor desempenho, bem como impulsionar uma variedade de KPIs notáveis, incluindo o tempo de funcionamento da máquina, a utilização e, claro, o OEE. O monitorização de máquinas aproveita os dados úteis da máquina para tirar partido do tempo entre a manutenção baseada no calendário e a manutenção reactiva.

Embora a maioria dos fabricantes possa começar por monitorizar simplesmente os tempos de funcionamento do equipamento, com o tempo a concorrência obrigá-los-á a avançar para a monitorização das condições da máquina para compreender o estado do seu equipamento e otimizar o seu desempenho.

Vantagens da monitorização do estado das máquinas

Uma das principais vantagens do monitorização do estado das máquinas é o aumento da longevidade do equipamento. Se um parâmetro específico estiver continuamente fora dos intervalos esperados, especialmente factores que possam danificar gravemente uma máquina ou os seus componentes, então os problemas subjacentes podem ser avaliados e reparados antes que ocorra um evento de inatividade ou danos dispendiosos a longo prazo.

O monitorização de máquinas também é benéfico para a eficiência global da produção, uma vez que pode ajudar os gestores a tomar decisões importantes, tais como se e durante quanto tempo devem continuar a produção utilizando equipamento parcialmente danificado sem incorrer em custos adicionais ou reduzir a qualidade do produto. Isto limita o tempo de inatividade e os custos das peças, uma vez que as máquinas podem ser utilizadas com a máxima eficiência. Isto é especialmente importante para instalações que funcionam 24 horas por dia, 7 dias por semana.

A monitorização do estado das máquinas contribui para uma série de objectivos dos fabricantes, incluindo

• Reduzir e eliminar o tempo de inatividade não planeado da máquina
• Otimizar o estado e o desempenho das máquinas
• Melhorar a qualidade e reduzir as peças de refugo
• Conduzir um programa de manutenção de maior desempenho com base em dados exactos da máquina
• Permitir a automatização com base em dados de estado da máquina em tempo real

Que condições podem ser monitorizadas numa máquina?

Há um número quase ilimitado de condições que podem ser monitorizadas numa máquina. Atualmente, existem dispositivos que se ligam diretamente ao PLC de uma máquina, dando acesso a uma grande variedade de dados da máquina. Além disso, podem ser adicionados sensores externos ou pode ser ligado equipamento antigo com IO digital e analógico para garantir que todo o equipamento está a ser monitorizado.

Estes dados sobre o estado da máquina podem ser analisados para compreender melhor o estado da máquina e tomar medidas para manter o equipamento quando existe uma determinada variável que indica uma falha iminente da máquina. Seguem-se algumas das condições e componentes que podem ser monitorizados para identificar tendências, prever falhas e iniciar actividades de manutenção baseadas nas condições:

• Monitorização de vibrações: A monitorização dos padrões de vibração pode fornecer informações sobre a durabilidade das peças e as alterações neste padrão podem indicar uma falha da ferramenta, 15 minutos antes de um operador humano poder começar a ver um problema.
• Desgaste dos rolamentos: O desgaste das chumaceiras pode causar danos no equipamento de fabrico e ocorre frequentemente durante os períodos de arranque e de abrandamento, porque a pressão do fluido na máquina não é suficientemente elevada para manter uma lubrificação adequada. Os níveis de lubrificante demasiado baixos também podem provocar o desgaste dos rolamentos, tal como a utilização do tipo de lubrificante incorreto para o trabalho. Ao monitorizar o estado dos rolamentos, podem ser evitadas manutenções dispendiosas e tempos de inatividade, e os custos da máquina podem ser drasticamente reduzidos à medida que as falhas críticas se tornam menos frequentes.
• Carga: À medida que uma máquina-ferramenta trabalha o material, este fica naturalmente embotado, obrigando a máquina a aumentar a carga para garantir um corte correto, à semelhança da forma como se aplica mais pressão a um lápis não afiado quando se escreve. O que isto pode indicar aos operadores é que, à medida que a carga aumenta, a vida útil da ferramenta pode estar a chegar ao fim.
• Binário: Identificar anomalias na força de rotação da máquina, desenvolvendo uma melhor compreensão da forma como esta se altera durante a execução do trabalho e qualquer correlação com peças de refugo, falhas da máquina e ferramentas partidas.
• Aceleração: Os eixos não arrancam imediatamente a uma determinada velocidade, mas aceleram e desaceleram em função do programa.
• Velocidade do fuso: A velocidade do fuso (rpm) pode aumentar o desgaste da ferramenta, promover a vibração ou causar a quebra da ferramenta.
• Temperatura: A temperatura é um indicador aparente de muitos problemas potenciais numa máquina. A monitorização da temperatura da máquina pode alertar os trabalhadores da produção para uma falha iminente da máquina ou mesmo para riscos para a saúde, como avarias graves da máquina ou mesmo incêndios em alguns ambientes de fabrico mais hostis.
• Falha da ferramenta: Com uma solução de monitorização de máquinaspode não só identificar quando uma ferramenta se parte, mas também prever quando uma falha da ferramenta está iminente, de modo a que a manutenção preventiva possa ser implementada para resolver o problema antes que este ocorra.

Técnicas de controlo do estado das máquinas

Existem três tipos principais de técnicas de monitorização de máquinas, que são as seguintes

• Controlo manual do estado da máquinainspeção manual: envolve a inspeção manual do equipamento quanto a desgaste, documentação de falhas do equipamento, temperatura e outros dados relevantes. Esta técnica analógica requer a presença de alguém no local para recolher a informação e espera um grau de precisão para o qual os seres humanos não estão geralmente concebidos. É por esta razão que os painéis de controlo do fabrico digital são recomendados para garantir a visibilidade dos dados das máquinas em toda a fábrica.
• Controlo de máquinas e monitorização baseada em sensoresExtração de dados: envolve a extração de dados diretamente do controlo da máquina, utilizando E/S digitais e analógicas, ou colocando sensores nas máquinas para recolher e avaliar os dados. Em ambientes de fabrico, os sensores básicos têm frequentemente problemas como choques ou imprecisão devido a choques, condições químicas ou térmicas, etc. No entanto, com um adaptador de dados de alta frequência ligado diretamente ao PLC, que é imune a choques, inclinações, aparas de metal e outras condições perigosas, os dados podem ser recolhidos a alta velocidade.
• Aproveitar a IoTO software baseado na nuvem permite a monitorização remota da máquina e pode utilizar o software baseado na nuvem para agregar dados, efetuar análises, criar relatórios e muito mais. O IoT industrial também abre a possibilidade de manutenção baseada no estado, muitas vezes em tempo real.

Manutenção baseada no controlo do estado das máquinas

Uma das questões levantadas por alguns supervisores de manutenção é como melhorar a manutenção industrial com a análise do estado das máquinas. A monitorização do estado da máquina conduz a uma rotina de manutenção que é efectuada quando as máquinas indicam que existe uma elevada probabilidade de falha da máquina. Com um monitorização de máquinas Com a possibilidade de utilizar a manutenção reactiva ou baseada no calendário, os fabricantes podem passar rapidamente para uma abordagem baseada na utilização ou na condição. Isto dá-lhes a oportunidade de apoiar as tarefas de manutenção do equipamento no momento certo, em vez de manterem o equipamento em excesso ou esperarem que uma máquina falhe.

A manutenção baseada na condição é benéfica para o resultado final de um fabricante em comparação com uma estratégia de manutenção reactiva que resolve os problemas da máquina apenas depois de esta avariar. No entanto, a transição para uma estratégia de manutenção preditiva é ainda mais eficiente e lucrativa para os fabricantes que conhecem os dados.

Com a manutenção preditiva, o monitorização de máquinas pode ser utilizado como uma fonte de dados, juntamente com outras fontes de análise, para saber quando é que a máquina vai avariar. Desde que o modelo seja treinado com precisão, este tipo de conhecimento pode reduzir o tempo de inatividade e os custos ainda mais do que uma rotina de manutenção baseada nas condições.