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Indústria 4.0 – Aplicação a Sistemas de Manutenção

David José Araújo Borlido

Dissertação de Mestrado Orientador na FEUP: Dr. Armando Leitão

Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

2017-01-

Indústria 4.0 - Aplicação a Sistemas de Manutenção

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Resumo

A presente dissertação desenvolveu-se no âmbito da disciplina de Dissertação do 5º Ano do Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica – Ramo Gestão da Produção da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.

O trabalho proposto centrou-se na investigação das políticas de manutenção na mais recente revolução industrial, mais conhecida por Indústria 4.0, assim como enquadrar as filosofias de manutenção na Industria 4.0. Pretendeu-se contextualizar a indústria 4.0 e demonstrar quais os seus aspetos positivos e o seu impacto tem na manutenção.

Convém realçar que este tema é bastante recente e sujeito a diversas e continuas mudanças, seja de filosofia seja de aplicação de conceitos, pelo que ainda há muita progressão e melhorias a alcançar.

Os principais objetivos deste trabalho foram abordar a mais recente revolução industrial e por muito prematura que seja, minuciar todos os seus aspetos, assim como fazer o balanço entre a manutenção atual (Pré - Industria 4.0) e a futura passando pelo estudo da implementação de um MES comprovando todas as diferentes politicas e aspetos da industria 4.0 no chão de fábrica. Para tal, decidiu-se abordar de forma geral aspetos da indústria atual tais como SMED , Kanban ou por exemplo Lean.

Caracterizar o sistema Industria 4.0 e sintetizar toda a informação sobre Sistemas de Manutenção na nova era industrial bem como identificar todos os requisitos para a implementação dos sistemas de manutenção (virtualização, descentralização) na nova era industrial é o cerne deste trabalho.

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Industry 4.0- Application to Maintenance Systems

Abstract

This dissertation is developed within the framework of the master’s degree that is awarded after completion of the five-year integrated master course in Mechanical Engineering Master- Industrial Management of Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.

The current dissertation centred on the investigation of maintenance policies on the most recent industrial revolution, also known as Industry 4.0. It was an objective to contextualize the Industry 4.0 and show the positives aspects and the impact on maintenance.

It is important to highlight that this topic is really fresh and propitious to multiple and different changes, or by philosophy or concept application, so that there’s still a lot of progression and better results to reach.

Regarding that, the principal objectives of this dissertation were to talk about the most recent industrial revolution and as so young and new she is, squeeze it and write on the paper as also to show the differences between actual and future maintenance also studying the implantation of a Manufacturing Execution System proving all the different politics and aspects of this industry 4.0 on the factory floor. So, it was decided to talk about, on a global way, current aspects of the today’s factory as SMED, Kanban or for instance Lean.

To characterize Industry 4.0 system and synthetize all the information about Maintenance Systems on this new industrial era as well as identify all the requirements for the implementation of maintenance systems (virtualization, decentralization) on the new industrial era were the core of this work.

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Agradecimentos

No decorrer desta caminhada, muitas foram as pessoas a quem devo o mais amigável e saudoso agradecimento. Manter a serenidade, o foco e a determinação foi algo que me foi chegando das mais diversas pessoas que me rodearam e que, de uma forma ou de outra, acabaram por transparecer nesta dissertação e, a todas elas, os meus mais sinceros agradecimentos. Não obstante, o meu agradecimento vinca-se de especial forma:

À minha família e amigos pelo apoio constante e encorajamento ajudando-me a suportar as inúmeras dificuldades que apareceram quer antes quer no decorrer da dissertação. Aos meus colegas que sempre se mostraram prestáveis a qualquer dúvida que me surgisse relativa a dissertação. Aos meus colegas de trabalho que sempre me incentivaram nesta longa caminhada. Finalmente, resta-me agradecer ao meu orientador Dr. Armando Leitão pelo suporte dado nas poucas horas que tinha, pelas suas dicas e pelo seu empenho na elaboração desta dissertação.

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1 Contextualização do projeto

1.1 Enquadramento do projeto e motivação

Esta dissertação nasceu do gosto pela inovação, pela flexibilidade e universalidade do mundo/setor industrial tendo por base este novo modo de competitividade instalado. O principal objetivo é o de caraterizar a indústria daqui a alguns anos bem como explicar as diferenças entre a indústria atual e a futura nos seus termos mais relevantes, como a eficiência, qualidade, interligação dos mais diversos departamentos, flexibilidade, competitividade, entre outros…).

Além do mais, e não menos importante, pretendeu-se mostrar o avanço industrial, tais como as suas mudanças e quais foram as vantagens retiradas de cada uma delas.

Por último, decidiu-se dar algum enfoque ao MÊS, que se mostra essencial no desenvolver deste novo conceito – a Industria 4.0.

1.2 Tema científico no ramo da Manutenção Industrial

Este tema nasceu de uma conversa com o Dr. Armando Leitão, meu orientador, que me sugeriu algo relacionado com o setor de expertise dele, a manutenção. Coincidindo com o ramo escolhido para o Mestrado, Gestão da Produção, este é um tema deveras interessante e de uso para futuros passos no mundo laboral e, possivelmente, académico.

O setor industrial carece de excesso de competitividade e falta de flexibilidade na hora da produção. Seja derivado a qualidade dos projetos, tempos de ciclo demasiado excessivos, manutenção de equipamentos, absentismo ou por qualquer outra causa, a verdade é que a falta de flexibilidade pode ser considerada como o bottleneck da indústria.

1.3 Objetivos do projeto

Naturalmente, e sendo de contexto não facultativo, o objetivo da dissertação do Mestrado em Engenharia Mecânica no ramo Gestão da Produção, não sendo realizado em ambiente empresarial, cinge-se quase, exclusivamente, à pesquisa de temas relacionados com inovação e tecnologia em paralelo com a ciência e, evidentemente, com a engenharia.

Destarte, o principal objetivo foi tomar conhecimento aprofundado dos novos conceitos explorados no setor e de saber como são aplicados. Mais, pretendeu-se abordar que tipo de características tem de possuir determinadas empresas para poder aplicar este modelo e que vantagens daí iriam retirar.

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1.4 Estrutura da Dissertação

Neste campo, optou-se por numa primeira fase introduzir o tema de um modo global. A apresentação deste passou, seguidamente, para a caraterização das três revoluções industriais e realçando aspetos da atual indústria de modo mais vincado.

A atualidade industrial foi explicada com algum detalhe para se perceber o impacto da Industria 4.0 no ramo. De seguida passou a abordar-se a industria 4.0 passando de uma pequena introdução à explicação de diversos fatores/causas/consequências desta. Por último, abordou- se de modo geral a Manutenção e os impactos desta indústria nas suas filosofias (prós/contras, mudanças de filosofia…).

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muito importante para que um correto modelo de negócio seja aplicado às políticas de manutenção.

*Os serviços de manutenção atuam após certos indicadores mostrarem que o equipamento irá parar ou poderá entrar em modo erro. CBM baseia-se em estudos em tempo real e aproveita ao máximo os recursos existentes. Graças a este sistema será possível ao departamento de manutenção prever o momento ideal de manutenção dos mais diversos equipamentos minimizando as peças de reposição, paragens de produção e tempo despendido em operações de manutenção.

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3 Apresentação do projeto

3.1 Desenvolvimento/evolução da indústria

A indústria, como a conhecemos atualmente, sofreu diversas alterações no decorrer da história. Cresceu passo a passo e ao longo das descobertas e evoluções. Na imagem abaixo, podemos observar a evolução da indústria com mais detalhe. Mais adiante serão desenvolvidas as 3 eras industriais anteriores à Industria 4.0.

Figura 1- Evolução industrial do ponto de vista temporal (Alemanha, 2016)

Figura 2- Internet das coisas (Alemanha, 2016) (Group, 2016)

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3.1.3 3ª Revolução industrial

Figura 5- Terceira revolução industrial (Siemens, 2013)

Na década de 70 a 3ª Revolução Industrial manifestou-se através da eletrónica e das tecnologias de investigação (sistemas de informação) que começaram a espalhar-se na indústria de forma extremamente rápida. Nesta revolução, convém referir, nasceu o sistema Just In Time. Da necessidade de reduzir ao máximo o tempo, pessoal e improdutividade nasceu o termo de manutenção preditiva.

Figura 6- Comparativa das 4 revoluções (McKinsey, 2015)

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3.1.4 Setor/Ramo Automóvel atual

 Geral

Nos dias de hoje, a grande parte das empresas portuguesas e mundiais sobrevivem baseadas no TPS ( Toyota Production System ) que aportou grandes avanços na gestão da produção, no eliminar de desperdícios e na procura constante de melhorias. Melhoras na organização com o objetivo de responder ao cliente no menor prazo possível com a melhor qualidade e o menor custo são os principais objetivos e sucessos trazido por este “paradigma” industrial.

Dos primórdios da gestão de projetos, do triângulo (quadrado) das necessidades, tínhamos que era impossível alterar um dos 4 parâmetros sem algum dos outros 2 mudar (triangulo). Na verdade, de um ponto de vista industrial, conseguimos esse facto (da abordagem segundo o TPS).

“ There are four purposes of improvement: Easier Better Faster, and Cheaper These four goals appear in order of priority ” (Shingo)

Figura 7- Triangulo (quadrado) das necessidades (Espinheira)

Tabela 1- Triangulo/quadrado das necessidades Custo Qualidade Prazo Ambito a) 100 20 50 x b) 200 20 100 y c) 100 40 100 x d) 200 60 50 x