Sistema Inteligente de Manutenção Baseada em Condição Para
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1. es do sistema Estes requisitos devem ser precisos e descritos de maneira mais t cnica Sugest es de ordens de servi o envio de emails MTTF MTTD contabilidade disponibilidade Diagn stico de falhas potenciais ou funcionais Elis E Ads E Ra y g Sinaliza o de alertas alarmes e trips nm mta ada O paca rap T E E g Inspe o da qualidade do sinal Aquisi o de Dados Inspe o de vari veis Objeto Tag Servidor OPC Armazenamento em Banco de Dados Figura 3 Fluxo de informa es entre as camadas do sistema de manuten o preditiva Com rela o ao sistema desenvolvido no presente trabalho a especifica o funcional foi realizada a partir de sua modelagem funcional e da modelagem da informa o contida no banco de dados A modelagem funcional foi desenvolvida utilizando se o m todo de representa o de processos IDEFO Integration DEFimition language 0 e a modelagem da informa o para a estrutura o do banco de dados do sistema foi desenvolvida utilizando se o padr o de representa o IDEFIX Integration DEFimition for Information Modeling Tanto os padr es IDEFO quanto IDEFIX pertencem a uma fam lia integrada de m todos para modelagem baseada em representa es de diagramas incluindo uma larga variedade de t cnicas Por fim a arquitetura de um sistema remete a uma representa o abstrata daquele sistema No presente trabalho a arqui2. o servidor compreende as seis primeiras camadas do modelo OSA CBM M Aquisi o de dados A aquisi o de dados referentes s grandezas f sicas dos equipamentos monitorados na usina de Balbina realizada pelo SIMPREBAL via OPC ou via Banco de dados A instrumenta o da usina de Balbina formada por transmissores inteligentes da Smar os quais s o controlados por componentes de hardware multifuncionais DFI302 Foudation Fieldbus Este componentes designados como DFIs s o dotados de um servidor OPC denominado DFI OLE Server As DFIs adquirem atrav s de seus m dulos E S dados diretamente dos transmissores inteligentes pertencentes rede de instrumenta o e os disponibiliza na rede de supervis o por meio do servidor OPC O Software SIMPREBAL por sua vez possui um cliente OPC desenvolvido por meio da biblioteca comercial JOPCClhent que se comunica com o DFI OLE Server e recebe de forma online os referidos dados S o trocadas portanto informa es sobre o valor e a qualidade de vari veis de processo tais como temperatura n vel vaz o e press o Existem na usina alguns dados que n o podem ser obtidos por meio da instrumenta o inteligente Smar Foundation Fieldbus e para os quais n o h um servidor OPC S o na maioria dos casos dados referentes abertura e fechamento de rel s relativos aos mecanismos de prote o da usina al m de medi es el tricas como pot ncia gerada corrente e tens o Est
3. igin mmi impis Runa MEG spa ema gado po ja ja ds a digg pi ga ja jd Ala o aj a a Er La a pra Mo an Py TERA Plia i Teuma i ET TE jo eee sito Ti da mi a Caio o a lag ri lerra Had Vimi a Ca io a ki l a ia lo lri Side fruit imn dygir airim m kupie ruir Figura 9 Inspe o de vari veis Ao selecionar a op o Inspe o de Vari veis o SIMPREBAL abrir uma janela com o t tulo Escolha uma Tag na qual ser apresentada uma rvore com todas as 5 UGHSs os sistemas monitorados seus equipamentos e por fim as tags de cada um deles Para acessar os valores das vari veis deve se escolher uma tag e dar um duplo clique nela Aparecer uma janela com o t tulo Inspe o de vari veis Nesta janela o usu rio poder acompanhar a varia o dos valores das tags escolhidas bem como verificar a qualidade do sinal monitorado Se o usu rio clicar com o bot o direito do mouse em uma ou mais destas vari veis aparecer um menu com as op es remover tag da tabela visualizar gr fico da tag em tempo real e visualizar gr fico da tag entre datas Para selecionar o gr fico de mais de uma vari vel deve se selecionar as vari veis desejadas mantendo a tecla Ctrl pressionada conforme mostrado na Figura 10 A op o Visualizar Gr fico da Tag entre Datas permite visualizar o gr fico de valores de uma ou mais tags entre dois instantes escolhidos Ao clicar na op
4. o Visualizar Gr fico da Tag entre Datas aparecer uma caixa de di logo que permite ao usu rio selecionar as datas de in cio e de t rmino da amostragem conforme observado na Figura 11 A op o Visualizar Gr fico da Tag em Tempo Real permite monitorar a varia o de uma ou mais tags a partir do instante em que se clica nesta op o Conforme mostrado na Figural2 D Inspecao de Variaveis E E3 valor aualidade Horario clock Good 08 03 26 08 36 126GAF3_Al1 6 236053 Good 08 03 26 08 35 126GAFF_AIN 6 120667 08 03 26 08 35 Tal AM 56 AM 36 2266801 AIM 53198605 Good 0 3 AM 54 opd 4 8 26GAG1 AIM 4270573 Good 08 03 26 08 35 25GAQI Al 53 5816 Good 08 03 26 08 35 S26GAQI Al PE 08 35 Remover Tag da Tabela Visualizar Gr fico da Tag em Tempo Real Visualizar Gr fico da Tag Entre Datas G E E eiS aa E Do E E Figura 10 Menu da tela de inspe o de vari veis Date Chooser Coloque as datas no formato ddimm aaaa e os hor rios no formato hh mm aoman00s Hor rio Inicial hooo Data Final 20 03 2008 hoo Java Applet window Data Inicial Hor rio Final Figura 11 Sele o do intervalo de aquisi o dos dados hist ricos Simprebal Chart for Real Time Tag Visualization Simprebal Chart 00 11 30 00 12 00 00 12 30 Time 00 13 00 00 13 30 2266A01 AN PVVALUE 3266AQ01_AN1 PYVALUE 4266A01_AN PYVALUE 526
5. trica de Balbina Os resultados deste estudo sugerem que a metodologia proposta possui um enorme potencial na detec o de falhas e sugest es de a es de manuten o mas a implementa o computacional tem muito a evoluir O progn stico de falhas e a an lise da confiabilidade dos equipamentos s o propostos na metodologia mas n o conduziram a resultados completamente conclusivos no estudo de caso em fun o do pouco tempo em que o sistema SIMPREBAL esteve em funcionamento e das poucas vari veis que puderam ser monitoradas Palavras chave Manuten o Preditiva Sistemas Especia listas Redes Neurais L gica Fuzzy Fieldbus Foundation I INTRODU O Desde a reestrutura o do setor el trico no in cio da d cada de 90 as empresas do setor enfrentam o desafio da Este trabalho foi desenvolvido no mbito do Programa de Pesquisa e Desenvolvimento Tecnol gico do Setor de Energia El trica regulado pela ANEEL e consta dos Anais do V Congresso de Inova o Tecnol gica em Energia El trica V CITENEL realizado em Bel m PA no per odo de 22 a 24 de junho de 2009 Esta pesquisa foi financiada com recursos da Eletronorte Aneel A J lvares professor da Universidade de Bras lia e mail alva res Dalvarestech com Os demais pesquisadores s o alunos de mestrados da UnB A A Lima Engenheiro da Eletronorte sobreviv ncia com as novas regras impostas de relacionamento e de mercado bem como o desafio da ob
6. de 2004 a 2008 Foram analisadas exaustivamente todas as ocorr ncias de falhas descritas nas ordens de servi o durante o per odo mencionado e os procedimentos de manuten o realizados De posse de todas estas informa es elaborou se ent o uma an lise mais completa poss vel dos modos e efeitos de falhas Vale lembrar por m que o FMEA tem um desenvolvimento din mico e deve ser atualizado sempre que necess rio de forma a registrar todas as modifica es de procedimentos efetuadas e todas as ocorr ncias in ditas de falhas As regras de produ o desenvolvidas a partir das planilhas do FMEA s o regras de diagn sticos de falha relacionados aos fatos produzidos na camada de monitora o de condi o Al m do diagn stico de falhas uma das sa das da camada de avalia o de sa de a determina o do risco potencial associado a cada falha O risco potencial representado no FMEA atrav s do n mero de prioridade de risco NPR uma ferramenta utilizada para avaliar a criticidade das falhas potenciais visando hierarquizar e priorizar determinadas a es de manuten o ou de melhoria O risco potencial definido pelo produto de tr s fatores ocorr ncia O severidade S e detec o D A ocorr ncia define a freq ncia da falha enquanto a severidade corresponde gravidade do efeito da falha e a detec o a habilidade para detectar a falha antes que ela atinja o cliente Os fatores O S e D s o classifi
7. e sua rela o com os m dulos externos ao c digo fonte Ser apresentada inicialmente a aplica o servidor e as seis primeiras camadas do modelo OSA CBM a ela relacionadas em seguida a aplica o cliente e a camada de apresenta o enfocando os detalhes da interface com o usu rio e finalmente ser o descritos os m dulos externos ao c digo fonte os quais s o utilizados pela aplica o servidor para obten o e armazenamento de informa es Tais m dulos s o o arquivo de configura o de par metros o arquivo de indexa o e a base de regras O servidor SIMPREBAL SimprebalServer uma aplica o Java standalone respons vel pela aquisi o de dados dos equipamentos de Balbina por meio do banco de dados e dos equipamentos via OPC seu processamento inteligente de forma a detectar situa es de manuten o preventiva e eventualmente indica es de tomadas de decis o sobre atua o no sistema Quando diagnosticada uma determinada falha o servidor envia email informando a equipe respons vel pela manuten o armazena o diagn stico em banco de dados e envia ao m dulo de comunica o cliente servidor informa es de falha e sugest es de manuten o Para iniciar o servidor SimprebalServer basta executar o arquivo Server bat na pasta isimprebalisimprebalserver Uma vez iniciada a aplica o executam se os ciclos do processamento inteligente e aguarda se que um cliente solicite informa es A aplica
8. gr ficos os quais amostram a evolu o do valor das vari veis ou tags monitoradas A amostragem dos dados pode ser tanto em tempo real a partir de dados obtidos diretamente dos dispo sitivos de campo a cada instante quanto hist rica a partir da recupera o de dados armazenados no banco de dados Y Diagn stico dos equipamentos O diagn stico proveni ente da camada de avalia o de sa de gerado pelas regras de produ o deve ser transferido s telas do sm tico para que seja visualizado pelos usu rios do sistema v Sinaliza o de alarmes identificando alguma falha po tencial ou funcional A sinaliza o deve ser feita por meio de anima es visuais permitindo ao operador usu rio do sistema identificar imediatamente a ocorr ncia de uma falha potencial ou funcional v Sugest es de a es de manuten o Al m de diagnosti car falhas o smm tico deve apresentar sugest es de a es de reparo ou de preven o das falhas identificadas Estas su gest es provenientes da camada de tomada de decis o de vem ser transmitidas aos campos textuais do supervis rio por meio de conex es com o banco de dados v Visualiza o do FMEA atualizado a cada ocorr ncia de falha A an lise FMEA dos equipamentos gerada para a elabora o da base de conhecimento do sistema deve ser apresentada ao usu rio e atualizada dinamicamente a cada nova ocorr ncia de falha de modo que o ndice de ocorr n cia e o n mero de priorid
9. metal dos mancais supracitados e Temperatura e densidade do leo na tubula o do sis tema de resfriamento do mancal combinado e Temperatura do leo no tanque de resfriamento do sis tema de regula o de velocidade e Temperatura da gua nos trocadores de calor do siste ma de regula o de velocidade e Temperatura do enrolamento e do n cleo do estator do gerador e Temperatura do ar na entrada e sa da dos radiadores do sistema de resfriamento do gerador Este trabalho foi desenvolvido atrav s do Programa de Pesquisa e Desenvolvimento Tecnol gico Ciclo 2003 2004 da Eletronorte Aneel C d ANEEL 055 2004 sendo contratado pela Eletronorte C d 128 junto a Finatec e tendo como executores a Universidade de Bras lia a Universidade Federal de Manaus e a Universidade de Campinas II DESENVOLVIMENTO DA PESQUISA Baseando se no estudo de metodologias de desenvolvimento de sistemas adotou se o modelo de refer ncia OSA CBM Open System Architecture for Condition Based Maintenance Com rela o a este modelo podem se listar algumas vantagens v Trata se de uma metodologia que busca ser gen rica o bastante para satisfazer o desenvolvimento tanto de solu es de software como de hardware v Por ser definida em camadas permite modulariza o ou seja poss vel modificar fun es l gicas ou elementos de hardware de forma independente de sua rela o com os outros elementos pertencentes a outros m dulos facilit
10. monitoradas do sistema de forma a identificar modos de falha espec ficos Por exemplo o sistema de mancal da usina hidrel trica de Balbina mancal guia do gerador mancal guia da turbina e mancal combinado foram encontrados 43 modos de falha em 20 equipamentos distintos E as a es de melhoria apontadas na metodologia FMEA foram utilizadas para descrever sugest es de ordens de servi o colaborando para a padroniza o dos procedimentos de manuten o importante ainda comentar outra abordagem da metodologia proposta a disponibiliza o on line do conhecimento para toda a empresa As regras de produ o bem como a an lise FMEA s o t cnicas caracterizadas por explicitar o conhecimento Elas permitem acompanhar todos os passos percorridos para a obten o de uma determinada solu o facilitando portanto o acesso ao conhecimento em todos os departamentos da empresa Numa organiza o gerir os conhecimentos tr s vantagens inquestion veis Segundo Drucker 1999 O ativo mais valioso de uma organiza o do s culo XX era o seu equipamento produtivo Os ativos mais valiosos de uma institui o do s culo XXI empresarial ou n o ser o a sua produtividade e os conhecimentos dos seus colaboradores Dar o passo seguinte na gest o de ativos n o algo que seja atingido trabalhando mais mas sim trabalhando de uma maneira mais inteligente Dever se aceitar um novo processo e evoluir para uma cultura de empresa prez
11. processamento de sinal o sistema em estudo realiza a seguinte sequ ncia de a es 5 e 6 e Testa a conectividade com o servidor OPC caso o mesmo esteja num computador remoto e Testa a conectividade com as Bridges Universais Fieldbus DFIs e Testa a dinamicidade das tags recebidas isto verifica se os valores das tags recebidas est o alterando corretamente Se num dado momento os valores de todas as tags permanecerem com todas as casas decimais iguais ao respectivo valor anteriormente apresentado e se este cen rio assim permanecer por um intervalo de dez segundos significa que os valores lidos est o definitivamente constantes e por raz es desconhecidas o sistema est travado e Processa informa es sobre a qualidade do sinal OPC recebido e Processa informa es sobre a qualidade do sinal Fieldbus Os testes de conectividade tanto com o servidor OPC quanto com as DFIs s o realizados basicamente por meio do comando PING Com este comando se verifica a conectividade de n vel IP com outro processador atrav s do envio de mensagens de solicita o de eco de protocolo ICMP O teste executado baseando se na confirma o das mensagens de resposta Para melhor compreender o processamento de informa es sobre a qualidade do sinal faz se necess rio primeiramente explicar o m todo de representa o das vari veis monitoradas pelo sistema inteligente Cada vari vel de processo e g temperatura do leo na cuba
12. 6AQI AN PVVALUE Alterar Per odo de Atualiza o RE Applet window Figura 12 Gr fico em tempo real da temperatura de ar quente do radiador das 5 UGHs Clicando no bot o OK o SIMPREBAL apresentar um gr fico com a varia o dos valores do s tag s selecionado s no intervalo de tempo determinado pelo usu rio conforme ilustrado na Figura 13 HI CONCLUS ES Este trabalho desenvolveu uma metodologia para concep o de sistemas inteligentes de manuten o preditiva 11 visando o diagn stico e progn stico de falhas e o aux lio tomada de decis o sugerindo ordens de servi o de manuten o e disponibilizando informa es via web A metodologia foi concebida para melhorar a qualidade e produtividade das equipes de manuten o industrial al m de melhorar a confiabilidade e disponibilidade dos equipamentos Simprebal Chart for DB Tag Visualization Simprebal Chart 25 Wlar Time 2266AQ1_Al1 PV VALIJE Ao ooo 7 2x000 08 00 Configurar Par metros de Espa amento IRS Figura 13 Gr ficos hist ricos Esta metodologia oferece um roteiro detalhado para o desenvolvimento de sistemas de manuten o baseada em condi o Utilzou como modelo de refer ncia a especifica o OSA CBM herdando um modelo de concep o de sistemas baseado na divis o em camadas ou m dulos funcionais de modo que cada camada acrescentasse um n vel de abstra o sobre a camada inferior Uma grande contribui o da met
13. Dados 3 Aquisi o de Dados via OPC 4 Armazenamento provis rio de todos os dados em vari veis do JESS Java Expert System Shell 5 Para cada uma de N camadas poss veis de processa mento 5 1 Processamento das regras via JESS 5 2 Processamento das Regras Fuzzy via Fuzzy JESS 5 3 Processamento dos dados via Redes Neurais 6 Atualiza o dos Dados no Banco de Dados 7 Atualiza o dos Dados via OPC importante observar que o requisito funcional RF10 bem como as fun es 5 2 e 5 3 do requisito funcional RF11 n o foram implementados nesta primeira vers o do sistema s o apenas propostas para poss veis vers es futuras K Requisitos n o funcionais Os requisitos n o funcionais ao contr rio dos funcionais n o expressam nenhuma fun o a ser realizada pelo software e sim atribui es e restri es que este software deve satisfazer Tais requisitos representam necessidades adicionais que definem as qualidades globais ou atributos a serem exibidos pelo sistema resultante Seguran a precis o usabilidade desempenho e mantenabilidade s o exemplos de requisitos n o funcionais Os requisitos n o funcionais n o possuem mapeamento direto nas funcionalidades do software e por consequ ncia n o s o f ceis de detectar Entretanto desempenham um papel cr tico durante o desenvolvimento de sistemas Erros devido a n o elicita o ou a elicita o incorreta destes requisitos est o entre os mais
14. Sistema Inteligente de Manuten o Baseada em Condi o Para Usina Hidrel trica de Balbina V CITENEL Alberto J lvares Rodrigo Q Souza Edgar J Amaya Rosi Tonaco e Antonio A Lima Resumo O presente trabalho foi realizado no contexto do projeto de pesquisa ANEEL Eletronorte intitulado Moderniza o da rea de Automa o de Processos da Usina Hidrel trica de Balbina e Samuel Surgiu da necessidade de desenvolver um sistema computacional de manuten o preditiva capaz de gerar diagn sticos e progn sticos de falhas visando auxiliar os funcion rios da usina hidrel trica de Balbina na tomada de decis o com rela o s a es de manuten o Tem como objetivo desenvolver uma metodologia para constru o de um sistema de manuten o baseada em condi o visando dar suporte s atividades de manuten o de ativos de usinas hidrel tricas e melhorar a confiabilidade destes ativos A metodologia proposta apresenta conceitos de manuten o centrada em confiabilidade e t cnicas de sistemas especialistas reunidas num sistema inteligente de apoio tomada de decis o Esta metodologia baseia se no modelo de refer ncia OSA CBM Open System Architecture for Condition Based Maintenance adaptado a uma arquitetura computacional cliente servidor Para a valida o da metodologia foi implementado um sistema computacional que ficou designado como SIMPREBAL Realizou se um estudo de caso do sistema SIMPREBAL na usina hidrel
15. a especialista a partir da an lise FMEA Y Realizar um estudo de caso aplicado usina hidrel trica de Balbina para validar a metodologia e o sistema computacional desenvolvido v Apresentar resultados qualitativos e quantitativos considerando se a adequa o dos m todos empregados e a an lise dos diagn sticos e tomadas de decis o fornecidos pelo sistema v Propor o desenvolvimento de indicadores de desempenho e progn sticos de falhas objetivando estimar a confiabilidade e estabelecer metas para melhorar a gest o dos ativos C Delimita es do Trabalho Embora a metodologia proposta seja aplic vel a qualquer sistema automatizado dotado de um m todo padronizado para aquisi o de dados a partir de sensores ou de dispositivos concentradores sua implementa o computacional apresentada neste trabalho foi direcionada para manuten o de ativos de usinas hidrel tricas Mais especificamente para as unidades geradoras hidr ulicas UGHSs da usina hidrel trica de Balbina A referida usina localizada no estado do Amazonas dotada de cinco unidades geradoras com capacidade total de gera o de 250MW Foram monitorados par metros de temperatura e densidade a partir de sensores distribu dos entre os equipamentos de todas as cinco UGHs de Balbina Tais par metros s o e Temperatura do leo contido na cuba do mancal guia da turbina do mancal guia do gerador e do mancal combi nado guia e escora e Temperatura do
16. ade de risco NPR associado a cada falha possam ser recalculados e atualizados v Visualiza o de indicadores de desempenho Os KPIs key Performance Indicators calculados na camada de progn stico do modelo OSA CBM e direcionados para ava lia o das atividades de manuten o centrada em confiabili dade devem ser mostrados ao usu rio na camada de apresen ta o Estes KPIs s o tempo m dio para falha MTTF tempo m dio para defeito MTTD confiabilidade R dis ponibilidade D entre outros A figura 3 apresenta um diagrama esquem tico do fluxo de informa es entre as camadas do modelo OSA CBM objetivando esclarecer melhor as bases da metodologia apresentada H Projeto do Sistema O projeto de um sistema consiste na descri o de uma sequ ncia coerente de pr ticas que objetiva representar todas as atividades envolvidas em seu processo de desenvolvimento 4 9 A an lise dos requisitos do sistema consiste na compreens o completa dos dom nios do problema e de sua solu o isto consiste em determinar todos os objetivos e restri es do problema em estudo e formular uma solu o que atenda efetivamente s suas necessidades Os requisitos de usu rio devem capturar as demandas mais gerais dos usu rios do sistema Normalmente estes requisitos s o descritos em linguagem natural e n o devem entrar em detalhes t cnicos Os requisitos de sistema s o descri es detalhadas das fun es ss e restri
17. ando portanto a futura manuten o e evolu o do sistema e garantindo flexibilidade Y Permite construir um sistema aberto de acordo com a defini o proposta pela IEEE 1996 Segundo a referida institui o um sistema aberto fornece as potencialidades que permitem aplica es corretamente desenvolvidas funcionarem em uma variedade de vendedores m ltiplos al m disso interoperarem com outras aplica es do sistema e ainda mais apresentam um estilo consistente de intera o com o usu rio A intera o entre as sete camadas da arquitetura OSA CBM orientaram os procedimentos metodol gicos propostos no presente trabalho e resultaram na arquitetura conceitual mostrada na figura 2 M dulo de comunica o Cliente SERVIDOR omada de decis o Sistemas especialistas fjas manana An lise estat stica de processos estoc sticos Avalia o de sa de Diagn stico M dulo de Sistemas especialistas Comunica o Servidor Monitora o de condi o Sistemas especialistas Processamento de sina E Servidor OPC Sistemas especialistas Aquisi o de dados Instrumenta o Servidor OPC Banco de dados Figura 2 Arquitetura Conceitual do sistema 4 5 e 6 A arquitetura conceitual figura 2 divide o sistema em duas aplica es claramente diferenciadas a aplica o servidor e a aplica o cliente Tais aplica es est o conectadas entre si mediante uma rede de comunica o atrav s da qual compartilha
18. ando pela informa o universal e de qualidade V rias sugest es podem ser listadas tanto com o objetivo de incrementar a metodologia proposta quanto de tornar o SIMPREBAL uma aplica o completamente funcional comparada aos sistemas comerciais de gest o da manuten o A primeira recomenda o se refere filtragem dos dados para classifica o do estado operacional de uma vari vel Esta necessidade foi observada a partir dos resultados do estudo de caso Notou se que s o registradas desnecessariamente v rias anomalias repetidas no banco de dados e se prop e uma filtragem por histerese na camada de monitora o de condi o ou a implementa o de regras fuzzy de modo a atribuir um determinado grau de incerteza s vari veis em cada faixa de monitora o da condi o Com rela o ao progn stico de falhas sabe se que o n mero de falhas identificadas pelo sistema computacional anda bastante reduzido para que se possa calcular estatisticamente a vida til restante de um equipamento uma vez que a aplica o das equa es de Chapman Kolmogorov pressup e um tempo de observa o suficientemente longo de modo que as falhas possam ser modeladas como eventos aleat rios distribui es exponenciais medida que o sistema evoluir e dispuser de uma base dados grande o suficiente os progn sticos poder o ser realizados com precis o Outra recomenda o para evolu o do sistema a integra o de um m dulo d
19. ara manuten o preditiva de instala es automatizadas A metodologia apresentada neste trabalho n o trata simplesmente da descri o de um framework ou uma plataforma para desenvolvimento de sistemas de manuten o baseada em condi o MBC como o caso da norma OSA CBM mas descreve detalhadamente todos os procedimentos necess rios para a concep o de sistemas MBC completos isto cujas funcionalidades se estendem desde a aquisi o de dados at a tomada de decis o e apresenta o dos resultados explicitando todas as t cnicas envolvidas e preenchendo as lacunas verificadas no modelo OSA CBM A metodologia proposta destaca se por e integrar ao modelo OSA CBM t cnicas de intelig ncia artificial sistema especialista baseado em regras de produ o garantindo um processamento r pido e eficiente dos dados e utilizar a ferramenta FMEA Failure Mode and Effect Analysis para elaborar a base de conhecimento do sistema especialista e agregar ao sistema indicadores de desempenho relacio nados pol tica de manuten o centrada em confiabilidade MCC direcionando os esfor os de manuten o para o au mento da disponibilidade e confiabilidade dos ativos de produ o e adaptar o modelo OSA CBM a uma arquitetura clien te servidor de modo que os par metros monitorados bem como os diagn sticos progn sticos e tomadas de decis o possam ser acessados remotamente atrav s de um web browser Conforme aprese
20. cados de 1 a 10 5 Tendo obtido o risco potencial as causas das falhas s o ranqueadas direcionando a atua o do gestor Em 5 mostrado um exemplo de an lise da criticidade das poss veis falhas do mancal guia da turbina da unidade geradora 1 de Balbina O Progn stico Os progn sticos de falha s o estimativas de tempo m dio entre falhas calculadas por meio da modelagem do processo atrav s de cadeias de Markov Para os c lculos de progn stico necess rio obter no banco de dados do SIMPREBAL os registros de ocorr ncias de ALERTA ALARME e TRIP para cada tag de um determinado equipamento al m dos tempos de in cio e de t rmino de cada falha A implementa o de progn sticos detalhada em 5 juntamente com os indicadores de desempenho KPIs R Tomada de decis o A tomada de decis o uma sugest o de ordem de servi o desenvolvida a partir do estudo de FMEA Todas as tomadas de decis o associadas a cada eventual diagn stico de falha est o previamente inseridas no banco de dados do sistema SIMPREBAL em tabelas denominadas decis es ughX onde X o n mero da unidade geradora S Cliente SIMPREBAL O cliente Simprebal envolve a camada de apresenta o do modelo OSA CBM Este cliente foi concebido para ser uma aplica o Web disponibilizando na rede interna da Manaus Energia informa es para toda a empresa Foi desenvolvido em p ginas HTML nas quais est o inseridos um applet Java e estrutura
21. caros e dif ceis de corrigir uma vez que o sistema tenha sido implementado Os requisitos n o funcionais RNF do sistema inteligente de manuten o preditiva de Balbina SIMPREBAL s o expostos a seguir conforme listado 4 e 7 v RNFI1 O sistema deve ser desenvolvido na linguagem Java v RNF2 As regras do sistema n o devem ser armazena das diretamente em c digo fonte mas devem ser edit veis e estar dispon veis externamente em um arquivo modific vel v RNF3 O sistema deve possuir uma interface web de acesso por meio da qual seja poss vel ao usu rio visualizar diagn sticos de falhas e tomadas de decis o online ou atra v s de hist ricos visualizar indicadores de desempenho e monitorar as vari veis processadas pelo sistema Y RNF4 Os identificadores das vari veis monitoradas e os par metros do sistema devem estar dispon veis para edi o em um arquivo externo ao c digo fonte vV RNF5 O sistema deve ser conect vel a bancos de da dos SQL gen ricos desde que exista um driver JDBC para o respectivo banco de dados v RNF6 Para se conectar ao servidor OPC o sistema deve utilizar a biblioteca JOPCClient v RNF7 Para processar as regras na forma de sistemas especialistas o sistema deve utilizar o pacote JESS Java Expert System Shell v RNF8 Para processar as regras fuzzy o sistema deve utilizar o pacote Fuzzy JESS RNF9 O sistema deve ser concebido de tal forma que as regras cl ssicas regras fuzzy
22. de usinas hidrel tricas visando melhoria da confiabilidade dos ativos Ser apresentado tamb m sistema computacional SIMPREBAL gerado a partir da implementa o da metodologia proposta B Objetivos Espec ficos Podem se listar os seguintes objetivos espec ficos do projeto v Apresentar os conceitos modalidades metodologias e t cnicas de manuten o e an lise de falhas que contextualizam o estado da arte do sistema apresentado neste trabalho v Apresentar t cnicas e ferramentas de intelig ncia artificial para representa o do conhecimento apropriadas a este trabalho v Apresentar a metodologia de manuten o centrada na confiabilidade e as ferramentas da qualidade como an lise dos modos e feitos de falhas FMEA Y Apresentar as principais tecnologias de sensoriamento aquisi o e transmiss o de dados em sistemas de automa o industrial destacando se a instrumenta o inteligente Foundation Fieldbus as redes de comunica o Fieldbus H1 e HSE e o padr o OPC OLE for Process Control Y Desenvolver uma an lise FMEA para os equipamentos da usina hidrel trica de Balbina Y Especificar modelar e desenvolver a partir da metodologia proposta um prot tipo de sistema especialista baseado em regras de produ o para apoio manuten o de ativos de usinas hidrel tricas que seja monitorado via web disponibilizando informa es para toda a empresa Y Desenvolver uma base de conhecimento para o sistem
23. deve alertar o usu rio por meio de mensagens de email quando poss veis falhas puderem ser diagnosticadas v RF4 O sistema deve alertar o usu rio por meio de uma sinaliza o visual quando poss veis falhas puderem ser di agnosticadas v RF5 O sistema deve propiciar a edi o de sin tico contendo um conjunto de vari veis sendo monitoradas es colhidas pelo usu rio e compondo uma tela de apresenta o customizada Y RF6 O sistema deve exibir o valor on line das vari veis sendo monitoradas que foram selecionadas para compor um determinado sin tico apresentando as em uma tela pr pria previamente desenvolvida v RF7 O sistema deve ser capaz de gerar gr ficos para facilitar a visualiza o da evolu o das vari veis monitora das ao longo do tempo v RF8 O sistema deve ser capaz de apresentar gr ficos de dados hist ricos obtidos do Banco de Dados v RF9 O sistema deve calcular estat sticas de mantenabi lidade e confiabilidade gerando indicadores de desempenho para garantir respaldo s tomadas de decis o v RF10 O sistema deve implementar algum mecanismo de aprendizagem de tal forma que o hist rico de falhas e defeitos anteriores possa ser utilizado para prevenir o sur gimento de novas falhas v RF11 O processamento das informa es se dar na forma de um ciclo operacional fechado que seguir a se guinte sequ ncia 1 Verifica o dos Dados a serem adquiridos 2 Aquisi o de Dados do Banco de
24. do mancal combinado descrita a partir de duas tags ou dois itens OPC sendo um do tipo VALUE e outro do tipo STATUS O primeiro carrega informa es sobre o valor propriamente dito da grandeza monitorada e sobre a qualidade do dado obtido via OPC e o ltimo traz informa es sobre a qualidade do sinal transmitido pela instrumenta o Fieldbus A partir destas informa es constru da no SIMPREBAL uma inst ncia da Classe Tag Deste modo cada objeto Tag que posteriormente ser enviado como fato inicial para o processamento das regras de produ o do sistema inteligente possui uma estrutura formada a partir dos dois itens OPC supracitados A Figura 5 apresenta o processo de representa o da vari vel de temperatura do leo na cuba do mancal combinado Conforme apresentado na Figura 5 os itens VALUE e STATUS de cada vari vel de processo passam cada um por um tipo diferente de processamento de sinal No item VALUE utiliza se o campo Quality e se obt m a qualidade do sinal OPC e no item STATUS utiliza se o campo value e se obt m a qualidade do sinal Fieldbus 5 e 6 VARI VEL DE PROCESSO Temperatura do leo na cuba do mancal combinado 138M1 VALUE STATUS 138MI AIZ PVVALUE 138MI AIZ PV STATUS Value Quality Time Stamp Value o Time Stamp 55 Good non specifie 200ms 128 Goad non specific 220ms TAG value LA E label A Ri 55 gimeb toleo cuba Figura 5 Constru o do objeto Tag para a temperatura d
25. e aprendizagem Este m dulo 12 trata de uma realimenta o da base de conhecimento Cada diagn stico proveniente das regras de produ o deveria ser avaliado e validado Caso o diagn stico estivesse incorreto o sistema deveria oferecer novas op es de diagn stico utilizando se de t cnicas de intelig ncia artificial voltadas para aprendizado Segundo este novo paradigma decis es sobre o gerenciamento das falhas de um equipamento quase sempre devem ser tomadas com pouca informa o sobre o comportamento das falhas O m dulo de aprendizagem eliminaria a necessidade de informa es excessivas sobre as falhas de um equipamento pois a base de dados poderia se aperfei oar a cada diagn stico de falha Houve na implementa o computacional descrita neste trabalho uma tentativa de valida o dos diagn sticos indicados pelo sistema SIMPREBAL Ap s a ocorr ncia de cada falha o sistema envia um link para uma p gina contendo a descri o completa da anomalia bem como seus efeitos e sugest es de manuten o nesta mesma p gina h uma caixa de sele o perguntando ao operador se as descri es apresentadas s o v lidas e cabe ao operador responder Esta forma de valida o por m bastante primitiva e altamente dependente de um especialista humano Prop em se o desenvolvimento de novas t cnicas e estrat gias de avalia o Este um problema interessante que provavelmente provocar uma mudan a na estrutura das
26. e redes neurais possam ser usadas de modo intercambi vel para cada uma das camadas de processamento do SIMPREBAL monitora o de condi o avalia o de sa de progn sticos tomada de decis o Pelos requisitos n o funcionais preconiza se a integra o de diversos componentes de software ao subsistema de processamento inteligente aqui designado como I Kernel do SIMPREBAL Tais componentes mostrados na Figura 4 s o basicamente drivers JDBC para conex o ao banco de dados API JOPCClhent para comuni o com o servidor OPC e pacotes JESS e Fuzzy JESS para o processamento das regras de produ o e regras fuzzy respectivamente As regras fuzzy por m n o foram implementadas nesta primeira vers o do sistema Rockwell DB Sistema de Monitoramento de Balbina Kernel Ki OPC JNI 1 I i Redes Neurais JESS Figura 4 Kernel de processamento inteligente do sistema e sua intera o com outros m dulos 6 8 Fuzzy JESS Equipamentos c Interface Rockwell e Smar L Implementa o Computacional Desenvolvido o projeto do sistema SIMPREBAL o pr ximo passo realizar sua implementa o computacional Nesta se o ser detalhada a implementa o computacional do sistema A proposta n o descrever as principais classes Java do c digo fonte do sistema mas sim detalhar a estrutura e implementa o das camadas do modelo OSA CBM inseridas na arquitetura cliente servidor
27. emas Mecatr ni cos Departamento de Mec nica UnB Bras lia 194p 9 Sime n E A 2008 Aplica o de T cnicas de Intelig ncia Artificial no Desenvolvimento de um Sistema de Manuten o Baseada em Con di o Disserta o de Mestrado em Sistemas Mecatr nicos Depar tamento de Mec nica UnB Bras lia 179p
28. es do modelo OSA CBM C Monitora o de condi o Basicamente a camada de monitora o de condi o recebe os dados provenientes da camada de processamento de sinal e os compara com valores previamente estabelecidos de modo a atribuir s vari veis monitoradas uma condi o espec fica Os valores previamente estabelecidos s o faixas de opera o previamente especificadas pelo fabricante ou pelas condi es operacionais do sistema D Avalia o de sa de Analisando se as condi es espec ficas de cada vari vel monitorada poss vel estabelecer correla es e infer ncias entre as diferentes vari veis e detectar eventuais anormalidades nos equipamentos ou em seus sistemas auxiliares A camada de avalia o de sa de trata da identifica o e diagn stico de defeitos incipientes ou falhas repentinas nos equipamentos a partir das imforma es recebidas da camada de monitora o de condi o As rela es entre as condi es de opera o das vari veis monitoradas e as falhas provocadas por anormalidades nos equipamentos s o estabelecidas a partir de um estudo sistem tico de todas as falhas conhecidas bem como de suas causas e efeitos Segundo a metodologia proposta este estudo deve ser realizado utilizando se a ferramenta FMEA Failure Mode and Effects Analysis De acordo com a abordagem do FMEA deve se desenvolver uma descri o de cada equipamento e de suas fun es e para cada fun o identificar
29. es rel s e medidores s o instrumentos fabricados pela Rockwell e os dados n o s o disponibilizados via OPC mas s o armazenados num banco de dados especifico A comunica o com o referido banco de dados feita atrav s de drivers os quais por meio da API de Conectividade de Banco de dados Java Java Database Connectivity JDBC oferecem ao SIMPREBAL os recursos necess rios para acesso aos dados Al m de prever o acesso ao banco de dados da Rockwell o sistema computacional em estudo prev tamb m acesso ao banco de dados do sistema Assetview da Smar Este ltimo consiste num sistema para monitora o online de instrumentos Seu objetivo principal disponibilizar fun es de diagn stico encontradas nos equipamentos Fieldbus bem como fun es de calibra o parametriza o configura o e monitora o dos instrumentos Uma terceira forma de aquisi o de dados no sistema SIMPREBAL consiste num mecanismo criado para execu o de testes no programa em desenvolvimento Trata se de vari veis cujo valor pode ser simulado para deste modo verificar se o sistema responder de acordo com o previsto As vari veis s o obtidas a partir de arquivos de texto e seus valores podem ser modificados sempre que necess rio Vari veis simuladas foram bastante utilizadas na elabora o do sistema inteligente descrito no presente trabalho para testar o disparo das regras de produ o N Processamento de sinal No m dulo de
30. forma es em sistemas de manuten o baseada em condi o MBC Estas especifica es prop em desenvolver um sistema MBC estabelecido por sete camadas m dulos funcionais os quais possuem uma interface bem definida entre si Tais m dulos s o aquisi o de dados processamento de sinais monitora o de condi o diagn stico progn stico tomada de decis o e apresenta o figura 1 Entretanto o padr o OSA CBM n o especifica a maneira com que deve ser implementado cada um dos m dulos al m disso n o define quais tecnologias utilizar nem quais algoritmos desenvolver tampouco especifica os detalhes sobre o tratamento das informa es Em outras palavras No presente trabalho os termos manuten o condicional e manuten o baseada em condi o s o utilizados indistintamente este padr o n o define procedimentos espec ficos para monitora o de condi o diagn stico de defeitos e o progn stico de falhas A norma em quest o apenas define os tipos de dados recebidos na entrada e produzidos na sa da de cada m dulo funcional e sua forma de tramita o de modo a prover independ ncia entre os m dulos Diante das lacunas apresentadas no padr o OSA CBM a motiva o para este trabalho foi conceber uma metodologia que inst ncia o referido padr o em sua estrutura organizada em sete camadas mantendo as concep es gerais de cada camada e prop e a elabora o de sistemas computacionais p
31. ipamento ou preju zos decorrentes de uma parada inesperada e Trip Consiste numa faixa de valores que caracterizam uma condi o de opera o inaceit vel para os equipamentos da usina Ao se atingir a faixa de trip os equipamentos s o por medida de seguran a automaticamente desligados A sa da da camada de monitora o de condi o corresponde inser o de fatos na mem ria de trabalho de sistema especialista a respeito da condi o de cada vari vel monitorada P Avalia o de sa de A camada de Avalia o de sa de utiliza a ferramenta FMEA para encontrar rela es entre as grandezas monitoradas e as falhas do sistema A vasta experi ncia da equipe de trabalho no processo de gera o de energia el trica permitiu identificar as n o conformidades que normalmente ocorrem no sistema Al m do aux lio dos funcion rios da usina a elabora o do FMEA tamb m foi respaldada por documentos denominados de Instru es T cnicas de Opera o ITO Instru es T cnicas de Manuten o ITM e Planejamento de Manuten o Aut noma PMA que continham descritivos funcionais dos equipamentos bem como descri es dos procedimentos operacionais e procedimentos de manuten o Tais documentos eram utilizados para treinamento dos funcion rios de opera o e manuten o da usina Outros documentos utilizados para a elabora o das planilhas de FMEA foram as ordens de servi o de manuten o catalogadas do ano
32. m informa es O servidor respons vel pelo processamento das seis primeiras camadas do modelo OSA CBM ou seja captura de dados e processamento inteligente que inclui processamento de sinal monitora o de condi o diagn stico progn stico e tomada de decis o E o cliente respons vel pela camada de apresenta o isto por apresentar os resultados do processamento inteligente ao usu rio atrav s de uma interface gr fica As se es subsequentes apresentam as contribui es de cada camada do modelo OSA CBM metodologia proposta A Aquisi o de Dados O m dulo de aquisi o de dados aplicado metodologia proposta consiste no recolhimento de informa es do processo de forma padronizada e interoper vel isto a obten o de dados deve ser independente dos fabricantes de dispositivos de campo Informa es adicionais do processo podem ser obtidas a partir de bancos de dados Para tanto importante que estes bancos estejam constantemente atualizados B Processamento de sinal Na camada de processamento de sinal avaliada a qualidade e confiabilidade do sinal recebido S o realizadas an lises das informa es obtidas da camada de aquisi o de dados al m de testes de conectividade entre o sistema desenvolvido e a rede de instrumenta o Estas an lises relacionadas qualidade do sinal s o processadas pelas regras de produ o do sistema especialista e conduzidas s camadas subsequent
33. mo per odo devem ser coletados e devidamente armazenados para que possam ser derivados os modelos de previs o de falhas A metodologia em estudo portanto preconiza que os sistemas sejam dotados da capacidade de armazenar automaticamente em banco de dados todas as ocorr ncias de falhas funcionais e defeitos falhas potenciais bem como os valores de tempos em tempos das grandezas fisicas monitoradas A aplica o das t cnicas de previs o de falhas requer o desenvolvimento de modelos matem ticos que representem o comportamento estat stico dos modos de falha dos equipamentos Os modelos devem ser capazes de simular a influ ncia das diversas atividades de manuten o sobre os mecanismos de falhas e sobre as fun es da instala o Dentre os modelos matem ticos utilizados para predi o de falhas prop e se adotar a abordagem markoviana por ser um m todo amplamente difundido facilmente encontrado na literatura capaz de modelar v rios fen menos naturais e artificiais A modelagem markoviana que representa a aplica o da pol tica de manuten o centrada em confiabilidade est descrita em 4 F Tomada de decis o A tomada de decis o consiste em definir especificamente a atividade de manuten o que necessita ser realizada baseando se no diagn stico de falha e o per odo 1deal para a realiza o da atividade baseando se no progn stico As regras de produ o do sistema especialista descrito no presente trabalh
34. ntado a contribui o deste trabalho est em unir diferentes vertentes tecnol gicas de tal forma que permita monitorar as condi es de um sistema avaliar suas tend ncias evolutivas diagnosticar e prognosticar falhas potenciais e funcionais adquirir e armazenar experi ncias pr ticas em manuten o e dispomibiliz las de forma padronizada para futuro uso organizacional Constituindo assim um sistema completo de manuten o baseada em condi o e de apoio tomada de decis o O modelo OSA CBM que consiste em sete camadas F1 gura 1 ser utilizado como refer ncia para o desenvolvi mento do sistema de manuten o inteligente baseado em condi o maiores detalhes sobre o modelo podem ser en contrados no site http www mimosa org down loads 39 specifications index aspx As camadas hier rquicas repre sentam uma transi o l gica ou um fluxo da sa da dos sen sores para a camada de tomada de decis o atrav s das ca madas intermedi rias at chegar camada de apresenta o 7 APRESENTA O 6 TOMADA DE DECIS O 5 PROGN STICOS 4 AVALIA O DE SA DE 3 MONITORA O DE CONDI O 2 PROCESSAMENTO DE SINAL 1 M DULO DE SENSOR Figura 1 Arquitetura OSA CBM e suas 7 camadas A Objetivos Gerais O objetivo geral deste trabalho desenvolver uma metodologia para a concep o de um sistema de manuten o baseada em condi o para dar suporte s atividades de manuten o de ativos
35. ntre par nteses e sob a forma de um link conforme melhor observado na Figura 7 Unidade Geradora Hidr l Baixa press o diferencial de leowes cuba do mancal guia da turbin Verificar oleosidade d ct jusante Verificar estanqWidade das tubula es v lvulas e tampas de acesso Completar o n vel de leo Figura 7 Link para detalhamento da anomalia r UsiregspaDe pr Bersin a AM LISE DiS MODOS E EFEITOS DE FALHAS pmi SRD ER O d Mid WHEDADE GERADORA HIDR ULICA 1 MANICA GIRA NA TIRPIMA PAO f Tiati 05 asioncos radiais do did Sa Figura 8 An lise dos modos e efeitos de falha Clicando no link o usu rio direcionado para uma p gina HTML contendo a an lise dos modos e efeitos da referida falha FMEA conforme mostrado na Figura 8 A tela de FMEA cont m uma an lise detalhada de cada falha ocorrida Conv m observar nesta tela que o campo modo de falha uma descri o da forma como a falha foi identificada constitu do pelo tag da vari vel monitorada que revelou a falha e a faixa de opera o ALERTA ALARME ou TRIP em que a mesma se encontrava no momento do falha Na tela do sin tico a fun o Inspe o de Vari veis que pode ser acessada pelo menu inspe o itens ou pelo bot o de atalho inspe o de vai veis permite que o usu rio 10 visualize o valor das tags monitoradas pelo SIMPREBAL Conforme mostrado na Figura 9 TIA Dareia d eriga ia a e
36. o leo do mancal combinado O Monitora o de condi o A camada de monitora o de condi o recebe os dados provenientes da camada de processamento de sinal os quais s o objetos da classe Tag e os compara com valores previamente estabelecidos de modo a atribuir s vari veis monitoradas uma condi o espec fica A camada de monitora o de condi o foi implementada utilizando se somente regras de produ o Nesta camada verifica se a condi o do valor do par metro monitorado ou seja o atributo Value de um item OPC S o definidas 4 faixas de varia o para o valor deste atributo as quais s o classificadas em aceit veis toler veis e inaceit veis Estas faixas s o e Padr o de opera o normal Trata se de uma faixa de valores que indicam um funcionamento dentro do previsto para um determinado equipamento isto uma condi o normal de opera o e Alerta Trata se de uma faixa de valores dentro da qual a vari vel monitorada indica um defeito incipiente no equipamento Esta faixa de valores foi estabelecida visando alcan ar respostas para toda e qualquer altera o da condi o normal de opera o de um determinado equipamento e Alarme Consiste numa faixa de valores previamente estabelecida pelos gestores da automa o da usina e indica uma situa o de risco ao equipamento monitorado Exige se que ao atingir a faixa de alarme sejam tomadas atitudes preventivas para evitar danos ao equ
37. o geram diagn sticos de falhas potenciais ou funcionais eventualmente detectadas Cada diagn stico produzido armazenado em um banco de dados e relacionado a uma determinada tomada de decis o As tomadas de decis o adv m de uma continua o da an lise FMEA e consiste em uma vez identificados os modos de falha suas causas e efeitos estabelecer procedimentos padronizados para eliminar ou impedir cada falha funcional Tais decis es s o apresentadas pelo sistema inteligente como sugest es de ordens de servi o de manuten o e podem ser acatadas ou n o pela equipe de manuten o G Apresenta o A camada de apresenta o ltima camada do modelo OSA CBM respons vel pela interface com o usu rio apresentando ao mesmo uma s rie de informa es provenientes de todas as outras camadas do modelo de refer ncia A camada de apresenta o deve ser desenvolvida para ser acessada via web Esta camada consiste num sistema supervis rio dotado telas de sim tico cujas funcionalidades s o listadas a seguir v Monitora o online de todas as condi es operacionais da planta O sin tico recebe em tempo real dados das vari veis do processo obtidas na camada de aquisi o de dados al m de informa es sobre a qualidade do sinal recebido atrav s da camada de processamento de sinal e as apresenta ao usu rio v Visualiza o gr fica das vari veis monitoradas O su pervis rio desenvolvido deve ser capaz de gerar
38. odologia proposta foi agregar ao modelo OSA CBM t cnicas de intelig ncia artificial garantindo flexibilidade e rapidez ao sistema A metodologia descreve a utiliza o de um sistema especialista baseado em regras de produ o para identificar situa es de manuten o preditiva As regras de produ o possuem uma estrutura divida em camadas fundamentada no modelo OSA CBM S o compostas por tr s camadas processamento de sinal monitora o de condi o e avalia o de sa de A camada de avalia o de sa de gera um diagn stico de falhas identificando anomalias em tempo real Cada diagn stico est associado a uma tomada de decis o bem documentada que direciona as a es de manuten o A automatiza o do processo de tomada de decis o utilizando conhecimento uma estrat gia bastante promissora no ambiente industrial atual onde s o exigidas frequentemente decis es cada vez mais eficazes e especializadas Outra contribui o deste trabalho a utiliza o de ferramentas de manuten o centrada em confiabilidade para elaborar a base de conhecimento do sistema especialista O FMEA mostrou se uma ferramenta bastante til para a an lise de falhas funcionais e potenciais dos equipamentos de um sistema na medida em que permitiu identificar as anomalias do sistema em estudo relacion las com suas causas e discutir suas consequ ncias As planilhas FMEA bem estruturadas e documentadas permitiram relacionar as grandezas
39. os poss veis modos de falha seus efeitos e suas prov veis causas Este um trabalho que deve ser realizado junto equipe de opera o e manuten o da planta industrial por meio de reuni es entrevistas an lises de documentos e visitas t cnicas para conhecer detalhadamente os equipamentos A partir da an lise FMEA s o desenvolvidas regras de produ o relacionando as grandezas f sicas monitoradas a diagn sticos de falha Al m disso devem ser estabelecidos fatores de criticidade para as falhas diagnosticadas agregando assim informa es sobre os riscos oferecidos por cada falha potencial E Progn stico Obtidos os diagn sticos de falhas potenciais e informa es sobre os riscos potenciais associados a cada falha a metodologia em estudo prop e estabelecer progn sticos para estas falhas O progn stico trata da previs o de falhas objetivando determinar o momento em que uma falha provavelmente ir ocorrer As t cnicas de progn stico propostas no presente trabalho est o baseadas na teoria da decis o aplicada Manuten o Centrada na Confiabilidade atrav s de m tricas de taxas de falha tempo m dio entre falhas confiabilidade disponibilidade tempos de reparo entre outras para estimar quando uma falha provavelmente ir ocorrer segundo certas condi es e decidir o instante de realiza o da manuten o Neste caso tanto os dados de opera o ao longo de uma campanha como os dados de eventos no mes
40. regras de produ o adotadas IV REFER NCIAS BIBLIOGR FICAS 1 F Buschman Oriented Software Architecture A System of Patterns England 1996 2 OSA CBM Open Systems Architecture for Condition Based Mainten ance lt http www mimosa org downloads 39 specifications index aspx gt 2007 3 P V Fleming e S R R O Fran a Considera es Sobre a Implemen ta o Conjunta de TPM e MCC na Ind stria de Processos Abraman 12 Congresso Brasileiro de Manuten o TT044 S o Paulo pp 53 1997 4 Souza R Q 2008 Metodologia e Desenvolvimento de um Siste ma de Manuten o Preditiva Visando Melhoria da Confiabilidade de Ativos de Usinas Hidrel tricas Disserta o de Mestrado em Siste mas Mecatr nicos Departamento de Mec nica UnB Bras lia 207p 5 Smar Equipamentos de Campo s rie 302 Foundation Manual de instala o opera o e manuten o 2001 6 Smar Manual de instru es dos blocos funcionais Fieldbus Founda tion 2005 7 lvares A J Gudwin R R Souza R Q Sime n E A Tonaco R P 2007 An intelligent kernel for the maintenance system of a hydroe lectric power plant In COBEM 2007 19th International Congress of Mechanical Engineering TT1681 Anais Bras lia Brazil 8 Tonaco R P 2008 Metodologia para Desenvolvimento de Base de Conhecimento Aplicada Manuten o Baseada em Condi o de Usi nas Hidrel tricas Disserta o de Mestrado em Sist
41. s em PHP e Javascript A interface pode ser acessada remotamente por meio de browser atrav s do endere o intranet de Balbina http simprebal simprebal T Sin tico SIMPREBAL SimprebalClient Ao clicar em acessar sin tico um submenu do menu Home o usu rio encontra uma tela semelhante mostrada na figura 6 Figura 6 Sin tico SIMPREBAL Nesta tela podem se observar as figuras referentes s 5 cinco UGHSs da usina Em cada figura est o representados os equipamentos monitorados pelo Simprebal Os equipamentos que aparecem com a cor verde est o em funcionamento normal os equipamentos com a cor amarela est o com defeito ou seja possuem valores das tags pr ximos aos valores de alarme diz se que est o em estado de alerta e os equipamentos na cor vermelha como o caso do mancal guia da turbina da unidade geradora 1 da Figura 6 est o em estado de alarme ou trip No primeiro quadrante abaixo da figura de cada UGH ser o apresentadas as anomalias e as tomadas de decis o referentes aos equipamentos do sistema de mancal sistema da turbina ou sistema do gerador No segundo quadrante ser o apresentadas as anomalias e as tomadas de decis o referentes ao sistema de medi o S o portanto falhas de processamento de sinal E o terceiro e ltimo quadrante disponibiliza um hist rico das trinta ltimas ocorr ncias de falhas ou defeitos em cada UGH O primeiro e o segundo quadrante mostram a descri o da anomalia e
42. solesc ncia tecnol gica e gerencial Por outro lado devido sofistica o dos equipamentos el tricos e eletr nicos utilizados pelos consumidores a exig ncia em termos da confiabilidade do suprimento de energia el trica tem aumentado consideravelmente A fim de reduzir a probabilidade frequ ncia dura o e os efeitos dos eventos de falha necess rio realizar investimentos financeiros no sentido de aumentar a confiabilidade dos sistemas e equipamentos de gera o e transmiss o de energia el trica A integridade dos equipamentos passou a ser uma quest o estrat gica visto que atualmente uma indisponibilidade operativa pode representar em termos de custos muitas vezes mais do que custaria reparar a pr pria falha Assim sendo a rea de manuten o sofre mais desafios do que qualquer outra rea de gerenciamento As t cnicas de manuten o condicional em que o equipamento monitorado durante o seu funcionamento e as paradas s o realizadas somente se forem identificados ind cios que conduzem a uma poss vel falha tornaram se absolutamente necess rias Este problema foi bastante estudado na comunidade de engenharia levando cria o do padr o OSA CBM 1 4 que uma vez implantado deve contemplar essa demanda por qualidade e confiabilidade O padr o OSA CBM Open System Architecture for Condition Based Maintenance um conjunto de especifica es de uma arquitetura padronizada para manipula o de in
43. tetura foi descrita por meio de diagramas de classe objetivando apresentar uma refer ncia para a implementa o computacional I Requisitos de usu rio Os requisitos de usu rio tratam de informa es acerca das necessidades do usu rio sobre o sistema a ser desenvolvido 7 Um requisito pode ser uma condi o ou uma capacidade necess ria para que o usu rio resolva um problema ou alcance um objetivo De modo geral os requisitos de usu rio podem ser classificados em dois grandes grupos os requisitos funcionais e os n o funcionais os quais ser o discutidos nas se es B e C respectivamente J Requisitos Funcionais Os requisitos funcionais s o declara es de servi os que o sistema deve fornecer Informam a maneira com que o sistema deve reagir a entradas espec ficas e como deve se comportar em determinadas situa es Os requisitos funcionais RF do sistema SIMPREBAL s o listados a seguir conforme descrito por 4 e 7 v RF1 O sistema deve acessar os dados da Usina de Balbina a partir dos Bancos de Dados utilizados pelo Siste ma de Monitoramento de Balbina ou diretamente da ins trumenta o por meio de um servidor OPC que disponibili za as informa es on line das vari veis monitoradas v RF2 O sistema deve processar esses dados nas seguin tes formas 1 Na forma de um sistema especialista baseado em re gras 2 Na forma de um sistema de regras fuzzy 3 Na forma de redes neurais v RF3 O sistema
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