ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
Departamento de Engenharia Naval e Oceânica
Av. Prof. Mello Moraes, 2231 –...
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  1. 1. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 Desenvolvimento e aplicação de método para definição da estrutura de produto de um navio tanque (SUEZMAX) com aplicação de Planejamento, Programação e Controle da Produção num estaleiro. Relatório Final 30 de novembro de 2007 Orientador Prof. Dr. Marcos Mendes de Oliveira Pinto Componentes Bruno Stupello no USP 4942349 João Stefano Luna Cardoso no USP 3730935 Valdir Lopes Anderson no USP 3309865
  2. 2. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 ÍNDICE DE TABELAS TABELA 1: DETALHAMENTO DO ESTALEIRO .....................................................................................................14  TABELA 2: ANÁLISE DE SENSIBILIDADE DO MODELO DE DIVISÃO EM SEÇÕES ..................................................21  TABELA 3: PARAMETRIZAÇÃO DO MODELO DE DIVISÃO EM SEÇÕES ................................................................21  TABELA 4: POSIÇÃO DA QUEBRA DAS SEÇÕES E NÚMERO DE ANTEPARAS E REFORÇADORES POR SEÇÃO........22  TABELA 5: BLOCO 1 DETALHADO EM SUB-BLOCOS, PAINÉIS, CHAPAS E REFORÇADORES ................................25  TABELA 6: COMPARAÇÃO ENTRE TECNOLOGIA DE CORTE................................................................................33  TABELA 7: GUINDASTES USADOS NAS OFICINAS...............................................................................................33  TABELA 8: COMPARAÇÃO ENTRE OS SISTEMAS DE RECOLHIMENTO DE GRANALHA.........................................40  TABELA 9: QUADRO-RESUMO DOS EQUIPAMENTOS DE TRANSPORTE ...............................................................46  TABELA 10: ATIVIDADES CONTIDAS NUMA LINHA DE PAINÉIS .........................................................................48  TABELA 11: COMPARATIVO DOS PROCESSOS DE SOLDAGEM............................................................................50  TABELA 12: VELOCIDADE, RENDIMENTO E CUSTO VARIÁVEL DOS PROCESSOS DE SOLDAGEM........................50  TABELA 13: GEOMETRIA DA ÁREA SOLDADA POR TIPO DE CHANFRO...............................................................51  TABELA 14: VELOCIDADES DE SOLDA CALCULADAS RACIONALMENTE ...........................................................51  TABELA 15: VELOCIDADE EFETIVA DE SOLDAGEM CALCULADA ......................................................................51  TABELA 16: ÍNDICES DE CALDEIRARIA PARA PAINÉIS E SUB-BLOCOS...............................................................54  TABELA 17: TEMPOS DE CALDEIRARIA PARA BLOCOS ......................................................................................54  TABELA 18: TEMPOS DE TRANSPORTE...............................................................................................................55  TABELA 19: SUB-BLOCO DO BOJO DO BLOCO 1.................................................................................................55  TABELA 20: COMPRIMENTO DE SOLDA DO SUB-BLOCO DO BOJO E SEUS COMPONENTES..................................55  TABELA 21: VELOCIDADE DE SOLDA APLICADA AOS COMPRIMENTOS DE SOLDA CALCULADOS......................56  TABELA 22: NÚMERO DE ITENS NA PARTE ESTRUTURAL DE UM NAVIO (EXEMPLO).........................................94  TABELA 23: DEFINIÇÃO DOS NÍVEIS DE DEMANDA DOS ESTALEIROS................................................................96  TABELA 24: MODELOS DE GESTÃO DE ESTOQUE RECOMENDADOS...................................................................98  TABELA 25: MODELOS DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO RECOMENDADOS – FABRICAÇÃO DE PARTES ..................99  TABELA 26: MODELOS DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO RECOMENDADOS – FABRICAÇÃO DE PAINÉIS................100  TABELA 27: MODELOS DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO RECOMENDADOS – MONTAGEM DE SUB-BLOCOS, BLOCOS E SEÇÕES ................................................................................................................................................101  TABELA 28: MODELOS DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO RECOMENDADOS – EDIFICAÇÃO DO NAVIO...................103  TABELA 29: MODELOS DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO RECOMENDADOS – ACABAMENTO DO NAVIO ...............104  TABELA 30: MODELOS DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO RECOMENDADOS – TODOS OS PROCESSOS ....................105  TABELA 31: MODELOS DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO RECOMENDADOS – TODOS OS PROCESSOS PARA DEMANDA MÉDIA.....................................................................................................................................................114  TABELA 32: MODELOS DE EMISSÃO DE ORDENS E PROGRAMAÇÃO EM ESTALEIROS BRASILEIROS - DEMANDA MÉDIA.....................................................................................................................................................114  TABELA 33: POSICIONAMENTO DOS ELEMENTOS COM RELAÇÃO AO LPP DE POPA........................................136  TABELA 34: MODELOS DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO RECOMENDADOS...........................................................139  TABELA 35: PROGRAMAÇÃO DAS ATIVIDADES DA EDIFICAÇÃO .....................................................................154  TABELA 36: PARTE DA ESTRUTURA ANALÍTICA DE PRODUTOS DO NAVIO PROPOSTO.....................................156  TABELA 37: TRANSIÇÃO ENTRE A ESTRUTURA DE PRODUTOS E O MRP.........................................................157  TABELA 38: PARAMETRIZAÇÃO 1 PARA O MRP – CADASTRAMENTO DE PRODUTOS .....................................157  TABELA 39: PARAMETRIZAÇÃO 2 PARA O MRP – CADASTRAMENTO DE RECURSOS .....................................157  TABELA 40: PARAMETRIZAÇÃO 3 PARA O MRP - RELACIONAMENTO............................................................158  TABELA 41: PARAMETRIZAÇÃO 4 PARA O MRP - ROTEIRIZAÇÃO..................................................................159  TABELA 42: PARAMETRIZAÇÃO 5 PARA O MRP - LEAD TIME.........................................................................159  TABELA 43: PARAMETRIZAÇÃO 6 PARA O MRP - NECESSIDADE LÍQUIDA DOS BLOCOS.................................163  TABELA 44: ORDENS DE FABRICAÇÃO E COMPRA...........................................................................................165  TABELA 45: DISTRIBUIÇÃO DOS RECURSOS NO TEMPO ...................................................................................166  TABELA 46: PEDIDOS E FORMAÇÃO DE ESTOQUE DOS 3 CENÁRIOS DE LOTEAMENTO ....................................167  TABELA 47: ELEMENTOS LONGITUDINAIS E PESOS.........................................................................................188 
  3. 3. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 TABELA 48: ELEMENTOS TRANSVERSAIS E PESOS ..........................................................................................191  TABELA 49: BLOCO 2 DETALHADO EM SUB-BLOCOS, PAINÉIS, CHAPAS E REFORÇADORES ............................192  TABELA 50: BLOCO 3 DETALHADO EM SUB-BLOCOS, PAINÉIS, CHAPAS E REFORÇADORES ............................193  TABELA 51: BLOCO 4 DETALHADO EM SUB-BLOCOS, PAINÉIS, CHAPAS E REFORÇADORES ............................194  TABELA 52: BLOCO 2 DETALHADO EM SUB-BLOCOS, PAINÉIS, CHAPAS E REFORÇADORES ............................195  A TABELA 53 FOI DESENVOLVIDA PARA FAZER O REFINAMENTO DAS SOLUÇÕES DO SOLVER. NA SEGUNDA LINHA APRESENTAM-SE AS VARIAÇÕES NO COMPRIMENTO DA CHAPA, E NA PRIMEIRA COLUNA, AS POSSÍVEIS POSIÇÕES DE INÍCIO DA SEÇÃO 5 (CINCO). ............................................................................196  TABELA 54: ANÁLISE DE SENSIBILIDADE – SOLVER .......................................................................................196  TABELA 55: CADASTRAMENTO DAS ATIVIDADES NO MS PROJECT ................................................................205 
  4. 4. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 ÍNDICE DE FIGURAS FIGURA 1: FLUXOGRAMA DO TRABALHO..........................................................................................................10  FIGURA 2: FLUXO DE INFORMAÇÕES E DECISÕES..............................................................................................12  FIGURA 3: ARRANJO GERAL..............................................................................................................................13  FIGURA 4: SEQÜÊNCIA DE MONTAGEM..............................................................................................................14  FIGURA 5: ILUSTRAÇÃO DA HIPÓTESE NAVIO-CAIXA ........................................................................................17  FIGURA 6: DESTAQUE DO PAINEL CURVO DO SUB-BLOCO DO BOJO..................................................................18  FIGURA 7: EXEMPLO DO BREAKDOWN DE UMA SEÇÃO DE UM NAVIO ..............................................................19  FIGURA 8: MODELO DE DIVISÃO EM SEÇÕES .....................................................................................................21  FIGURA 9: DIVISÃO DE SEÇÃO COM ANTEPARAS E REFORÇADORES TRANSVERSAIS (SEM ESCALA).................23  FIGURA 10: DETALHAMENTO DAS ESTRUTURAS TRANSVERSAIS......................................................................23  FIGURA 11: DEFINIÇÃO DOS BLOCOS E SUB-BLOCOS DA SEÇÃO MESTRA COM ANTEPARA TRANSVERSAL.......24  FIGURA 12: DEFINIÇÃO DOS BLOCOS E SUB-BLOCOS DA SEÇÃO MESTRA SEM ANTEPARA TRANSVERSAL........24  FIGURA 13: POSICIONAMENTO DOS PAINÉIS DO BLOCO 1 .................................................................................26  FIGURA 14: SUB-BLOCOS DOS BLOCOS 2, 3, 4 E 5 .............................................................................................27  FIGURA 15: PAINÉIS DO BLOCO 1......................................................................................................................28  FIGURA 16: FLUXOGRAMA DO MATERIAL NO ESTALEIRO .................................................................................30  FIGURA 17: EXEMPLO DE MÁQUINA DE PINTURA ADQUIRIDA PELO ESTALEIRO SERMETAL EM 2004 ..............39  FIGURA 18: MÁQUINAS DE PINTURA AIRLESS EM DIVERSAS CONFIGURAÇÕES..................................................39  FIGURA 19: MÁQUINA TRICOMPONENTE E UNIDADE DE PREPARAÇÃO DA TINTA.............................................40  FIGURA 20: COMPONENTES DE UMA CABINE DE PINTURA MANUAL .................................................................41  FIGURA 21: CABINES DE JATEAMENTO AUTOMÁTICO (E) E MANUAL (D)..........................................................42  FIGURA 22: PÓRTICO E PONTE ROLANTE ...........................................................................................................43  FIGURA 23: PONTE ROLANTE COM VIGA SIMPLES (A) E VIGA DUPLA (B) ..........................................................43  FIGURA 24: CONTROLE REMOTO E BOTOEIRA ...................................................................................................44  FIGURA 25: LINHA DE PAINÉIS PLANOS .............................................................................................................49  FIGURA 26: LINHA DE PAINÉIS CURVOS.............................................................................................................49  FIGURA 27: ILUSTRAÇÃO DAS VELOCIDADES UTILIZADAS NO CÁLCULO DOS LEAD-TIMES ...............................52  FIGURA 28: APLICAÇÃO DO MÉTODO DE CÁLCULO DOS TEMPOS DE PROCESSOS PARA O SUB-BLOCO DO BOJO57  FIGURA 29: HIERARQUIA DE PLANEJAMENTO E PAPEL DO PPCPE ...................................................................63  FIGURA 30: CARACTERÍSTICAS DOS MODELOS DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO EM PROCESSOS DE MANUFATURA .................................................................................................................................................................65  FIGURA 31: COMPARAÇÃO DOS MODELOS DE SISTEMA DE PRODUÇÃO ............................................................66  FIGURA 32: COMPARAÇÃO DOS MODELOS DE GERENCIAMENTO DE ESTOQUES................................................69  FIGURA 33: ESQUEMA DE MODELO DE PLANEJAMENTO AGREGADO DE PRODUÇÃO E ESTOQUES.....................73  FIGURA 34: EXEMPLO DE MODELAGEM DE PROGRAMAÇÃO LINEAR (VARIÁVEIS DE DECISÃO, DADOS E FUNÇÃO OBJETIVO) ................................................................................................................................................73  FIGURA 35: EXEMPLO DE MODELAGEM DE PROGRAMAÇÃO LINEAR (RESTRIÇÕES)..........................................74  FIGURA 36: ESQUEMA DE MODELO DE PLANEJAMENTO TÁTICO DE PROJETOS .................................................76  FIGURA 37: EXEMPLO DE DIAGRAMA DE REDE PERT.......................................................................................77  FIGURA 38: ETAPAS DO PLANEJAMENTO OPERACIONAL....................................................................................79  FIGURA 39: CARACTERÍSTICAS E EVOLUÇÃO DO MRP AO MRP II...................................................................81  FIGURA 40: ETAPAS DO PLANEJAMENTO OPERACIONAL (PRODUÇÃO POR PROJETOS)......................................82  FIGURA 41: ETAPAS DO PLANEJAMENTO OPERACIONAL (PRODUÇÃO CONTÍNUA, PROCESSOS CONTÍNUOS) ....83  FIGURA 42: ETAPAS DO PLANEJAMENTO OPERACIONAL (PRODUÇÃO CONTÍNUA, PROCESSOS DISCRETOS) .....83  FIGURA 43: EXEMPLO DE UM JOB-SHOP (FABRICAÇÃO DE PEÇAS DE METAL)...................................................85  FIGURA 44: ETAPAS DO PLANEJAMENTO OPERACIONAL (PRODUÇÃO INTERMITENTE REPETITIVA) .................86  FIGURA 45: CLASSIFICAÇÃO DOS MODELOS DE SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA DE PROGRAMAÇÃO DA PRODUÇÃO ...............................................................................................................................................88  FIGURA 46: ETAPAS DO PLANEJAMENTO OPERACIONAL (PRODUÇÃO INTERMITENTE SOB ENCOMENDA) ........89  FIGURA 47: FRAMEWORK DE COMPREENSÃO GERAL DO PROBLEMA DE PPCPE ...............................................90  FIGURA 48: EXEMPLO DE ESTRUTURA DE PRODUTO DE UM NAVIO PARA UM BLOCO DA CASA-DE-MÁQUINAS (FIRST MARINE INTERNATIONAL)...............................................................................................................93 
  5. 5. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 FIGURA 49: EXEMPLO DE ESTRUTURA DE PRODUTO DE UM NAVIO PARA UM BLOCO DA SEÇÃO DE TANQUES (FIRST MARINE INTERNATIONAL)...............................................................................................................93  FIGURA 50: FLUXOGRAMA GERAL DO PROCESSO DE CONSTRUÇÃO DE UM NAVIO ...........................................95  FIGURA 51: ESQUEMA DO PROCESSO DE CONSTRUÇÃO DE UM ESTALEIRO.......................................................96  FIGURA 52: EXEMPLO DE LINHA DE FABRICAÇÃO DE PAINÉIS PLANOS (FIRST MARINE INTERNATIONAL) .........99  FIGURA 53: EXEMPLO DE LINHA DE FABRICAÇÃO DE PAINÉIS PLANOS (FIRST MARINE INTERNATIONAL) .......102  FIGURA 54: ESQUEMA DA CONFIGURAÇÃO LÓGICA DE UM ESTALEIRO PARA DEMANDA MÉDIA ....................113  FIGURA 55: DISTRIBUIÇÃO DO MERCADO DE SOFTWARES DE PROGRAMAÇÃO E GERENCIAMENTO DE PROJETOS ...............................................................................................................................................................121  FIGURA 56: CRITÉRIOS DE CLASSIFICAÇÃO DOS SOFTWARES DE PROGRAMAÇÃO E GERENCIAMENTO DE PROJETOS ...............................................................................................................................................122  FIGURA 57: METODOLOGIA APLICADA............................................................................................................131  FIGURA 58: RECURSOS CONSIDERADOS NO ESTALEIRO MODELO....................................................................134  FIGURA 59: DIVISÃO DO NAVIO EM SEÇÕES ....................................................................................................136  FIGURA 60: DIVISÃO EM BLOCOS DA SEÇÃO MESTRA COM ANTEPARA LONGITUDINAL..................................137  FIGURA 61: PRECEDÊNCIA DOS BLOCOS NA MONTAGEM DA SEÇÃO ...............................................................137  FIGURA 62: EXEMPLO DO CÓDIGO ELABORADO..............................................................................................138  FIGURA 63: ENTRADA 1 PARA O PROJECT - CADASTRAMENTO ......................................................................142  FIGURA 64: ENTRADA 1 PARA O PROJECT – CADASTRAMENTO (ATIVIDADES MACRO)..................................143  FIGURA 65: ENTRADA 2 PARA O PROJECT – DETALHES DA UTILIZAÇÃO DOS RECURSOS ...............................145  FIGURA 66: ENTRADA 3 PARA O PROJECT – CALENDÁRIO..............................................................................146  FIGURA 67: DIAGRAMA DE REDE PARA O PROJETO - DESNIVELADO ...............................................................147  FIGURA 68: TRECHO DOS CÁLCULOS DE FOLGA LIVRE E TOTAL DO PROJETO - DESNIVELADO .......................148  FIGURA 69: GRÁFICO DE GANTT DO PROJETO (ATIVIDADES MACROS) - DESNIVELADO .................................149  FIGURA 70: GRÁFICO DE GANTT DO PROJETO (DETALHADO) - DESNIVELADO ................................................149  FIGURA 71: GRÁFICOS DE UTILIZAÇÕES DOS RECURSOS - DESNIVELADO.......................................................150  FIGURA 72: GRÁFICOS DE UTILIZAÇÕES DOS RECURSOS - NIVELADO SEM ALTERAÇÃO DA DATA FINAL .......151  FIGURA 73: DIAGRAMA DE REDE PARA O PROJETO - NIVELADO .....................................................................152  GIGURA 74: GRÁFICO DE GANTT DO PROJETO (ATIVIDADES MACROS) - NIVELADO........................................152  FIGURA 75: GRÁFICO DE GANTT DO PROJETO (DETALHADO) - NIVELADO ......................................................153  FIGURA 76: GRÁFICOS DE UTILIZAÇÕES DOS RECURSOS - NIVELADO .............................................................153  FIGURA 77: COMPARAÇÃO DO ESPAÇAMENTO DE PEDIDOS PARA A LINHA DE PAINÉIS PLANOS.....................161  FIGURA 78: TRÊS CENÁRIOS DAS HORAS NECESSÁRIAS PARA A MÁQUINA DE CORTE ....................................169  FIGURA 79: SEQÜENCIAMENTO DE EDIFICAÇÃO DO ESTALEIRO .....................................................................171  FIGURA 80: DEMANDA DE MÁQUINA DE CORTE ..............................................................................................172  FIGURA 81: DEMANDA DE MÁQUINA DE CORTE FILTRADO .............................................................................173  FIGURA 82: CUSTO ASSOCIADO PARA MÁQUINA DE CORTE ............................................................................173  FIGURA 83: QUANTIDADE DE MÁQUINA DE CORTE SUGERIDA........................................................................174  FIGURA 84: CUSTO ASSOCIADO PARA CABINE DE JATEAMENTO .....................................................................175  FIGURA 85: QUANTIDADE DE CABINE DE JATEAMENTO SUGERIDA.................................................................175  FIGURA 86: QUANTIDADE DE PINTURA DE PINTURA SUGERIDA ......................................................................176  FIGURA 87: CUSTO ASSOCIADO PARA CABINE DE JATEAMENTO .....................................................................176  FIGURA 88: QUANTIDADE DE CABINE DE JATEAMENTO SUGERIDA.................................................................177  FIGURA 89: CUSTO ASSOCIADO PARA LINHA DE PAINÉIS CURVOS ..................................................................177  FIGURA 90: QUANTIDADE DE LINHA DE PAINÉIS CURVOS SUGERIDA..............................................................178  FIGURA 91: CUSTO ASSOCIADO PARA PONTE ROLANTE ..................................................................................178  FIGURA 92: QUANTIDADE DE PONTE ROLANTE SUGERIDA..............................................................................179  FIGURA 93: CUSTO ASSOCIADO PARA GUINDASTE ..........................................................................................179  FIGURA 94: CUSTO ASSOCIADO PARA CALDEIREIRO.......................................................................................180  FIGURA 95: QUANTIDADE DE CALDEIREIRO SUGERIDA...................................................................................180  FIGURA 96: CUSTO ASSOCIADO PARA SOLDADOR...........................................................................................181  FIGURA 97: QUANTIDADE DE SOLDADOR SUGERIDA.......................................................................................181  FIGURA 98: RESUMO DA ESTIMATIVA DE RECURSOS NAS OFICINAS ...............................................................182 
  6. 6. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 SUMÁRIO INTRODUÇÃO 9  PARTE I.  METODOLOGIA PARA DEFINIÇÃO DE ESTRUTURA DE PRODUTO PARA UM NAVIO 11  1.  OBJETIVO 11  2.  DESCRIÇÃO DA EMBARCAÇÃO E DO ESTALEIRO MODELO 12  2.1.  Breve caracterização do navio considerado 12  2.2.  Estaleiro modelo 13  3.  METODOLOGIA DESENVOLVIDA PARA O BREAKDOWN 15  3.1.  Hipóteses Adotadas 15  3.1.1.  H1: Estruturas consideradas 15  3.1.2.  H2: Mercado Fornecedor 15  3.1.3.  H3: Extrapolação da Seção mestra para o Navio inteiro. 16  3.1.4.  H4: Comprimento da Seção, Anteparas e Reforçadores transversais 18  3.1.5.  H5: Capacidade de Içamento 18  3.2.  “Quebra” do Navio 19  3.2.1.  Definição das Seções 20  3.2.2.  Definição dos Blocos e Sub-Blocos 23  3.2.3.  Definição dos Painéis 27  3.2.4.  Definição das Chapas e Reforçadores 28  4.  ANÁLISE DOS RECURSOS PARA A CONSTRUÇÃO 29  4.1.  Processos 29  4.2.  Equipamentos 31  4.2.1.  Informações extraídas da bibliografia consultada 31  4.2.2.  Informações de catálogos de fornecedores 34  4.2.3.  Entrevistas 34  4.3.  Principais aprendizados 37  4.3.1.  Jateamento e pintura 38  4.3.2.  Transporte 42  4.3.3.  Solda 46  4.3.4.  Automação da Linha de Painéis 47  4.3.5.  Cálculo racional da velocidade de solda 49  5.  CÁLCULOS DOS LEAD TIMES E DE UTILIZAÇÃO DE MÃO DE OBRA 52  5.1.  Cálculo dos tempos de processo 52  5.1.1.  Exemplo de cálculo de lead time para um sub-bloco 55  5.2.  Definição da capacidade de trabalho 57  6.  SÍNTESE DOS RESULTADOS 59  PARTE II.  PLANEJAMENTO, PROGRAMAÇÃO E CONTROLE DA PRODUÇÃO E ESTOQUES NA CONSTRUÇÃO NAVAL 60 
  7. 7. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 7.  INTRODUÇÃO AO PPCPE 60  8.  ESTRUTURA GERAL DO PROBLEMA DE PPCPE 62  8.1.  Planejamento estratégico global e das funções da empresa 63  8.1.1.  Sistemas de informação transacionais para auxílio à decisão 69  8.2.  Planejamento tático 70  8.2.1.  Planejamento agregado da produção e estoques 72  8.2.2.  Produção por projetos 74  8.3.  Planejamento operacional 78  8.3.1.  Emissão de ordens com o Master Production Schedule (MRP) 80  8.3.2.  Modelagem em sistemas de produção por projetos 82  8.3.3.  Modelagem em sistemas de produção contínua 82  8.3.4.  Modelagem em sistemas de produção intermitente repetitiva 84  8.3.5.  Modelagem em sistemas de produção intermitente sob encomenda 89  8.4.  Framework de compreensão do problema geral 89  9.  CARACTERÍSTICAS DE NAVIOS E ESTALEIROS RELEVANTES PARA O PPCPE 91  9.1.  Estrutura de produto de um navio 91  9.2.  Caracterização das etapas do processo de construção 94  9.2.1.  Síntese: sistemas de produção associados às etapas do processo produtivo do estaleiro, por nível de demanda 104  10.  ESTRATÉGIA E OBJETIVOS DA OPERAÇÃO EM ESTALEIROS BRASILEIROS 105  10.1.  Estratégia competitiva 106  10.2.  Objetivos e estratégia da operação 108  11.  MODELAGEM PARA PLANEJAMENTO E PROGRAMAÇÃO EM ESTALEIROS BRASILEIROS 112  11.1.  Planejamento tático 113  11.2.  Planejamento operacional 114  11.3.  Controle da produção e estoques 117  12.  ANÁLISE DE FERRAMENTAS DE PPCPE 118  12.1.  Softwares de gerenciamento de projetos 118  12.1.1.  Importância para as empresas 118  12.1.2.  Distribuição do mercado 120  12.1.3.  Comparativo dos principais softwares 122  12.1.4.  Recomendações para a indústria naval 124  12.2.  Softwares de Master Production Schedule (MRP) integrados a Enterprise Resources Planning (ERP) 126  13.  ORIENTAÇÕES GERAIS PARA A INDÚSTRIA DE CONSTRUÇÃO NAVAL BRASILEIRA 128  13.1.  Orientações gerais para os estaleiros (independente do nível de demanda) 129  13.2.  Medidas de adaptação do PPCPE de estaleiros com demanda pequena para o incremento de demanda (até equivalente a 3 navios ou mais de médio/grande porte em 12 a 18 meses) 130  PARTE III.  APLICAÇÃO E ANÁLISE DE UM PROTÓTIPO DE SISTEMA DE PLANEJAMENTO OPERACIONAL DE UM ESTALEIRO 131  14.  OBJETIVOS 131 
  8. 8. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 15.  PREMISSAS E DEFINIÇÕES BÁSICAS 132  15.1.  Definição do estaleiro 133  15.2.  Definição da embarcação 135  15.2.1.  Divisão do navio em seções e blocos 135  15.3.  Definição dos processos de fabricação adotados 139  16.  PLANEJAMENTO E PROGRAMAÇÃO DA EDIFICAÇÃO 139  16.1.  Elaboração dos parâmetros de entrada para o MS Project 140  16.1.1.  Cadastramento das atividades e dos recursos 140  16.1.2.  Utilização dos recursos 143  16.1.3.  Restrições de datas 145  16.2.  Aplicação do software 146  17.  PLANEJAMENTO E PROGRAMAÇÃO DAS OFICINAS 155  17.1.  Elaboração dos parâmetros de entrada para o MRP 155  17.1.1.  Cadastramento dos produtos utilizados 157  17.1.2.  Cadastramento dos recursos utilizados 157  17.1.3.  Estrutura de produtos 158  17.1.4.  Roteirização dos processos 158  17.1.5.  Lead time de fabricação e compra 159  17.1.6.  Estoque inicial e política de formação de lotes 160  17.1.7.  Datas de utilização dos blocos no dique 160  17.2.  Aplicação da ferramenta 164  17.2.1.  Formação dos pedidos em lotes 166  17.3.  Definição da quantidade de recurso aplicada 170  17.3.1.  Metodologia 170  17.3.2.  Cabine de jateameto 175  17.3.3.  Cabine de pintura 175  17.3.4.  Máquina de corte 176  17.3.5.  Linha de painéis planos 176  17.3.6.  Linha de painéis curvos 177  17.3.7.  Ponte rolante 178  17.3.8.  Guindaste 179  17.3.9.  Caldeireiro 180  17.3.10.  Soldador 181  18.  SÍNTESE DOS RESULTADOS 181  CONCLUSÃO GERAL 183  REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 185  ANEXO 188 
  9. 9. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 9 Introdução O objetivo deste trabalho é estudar a gestão da construção naval do ponto de vista operacional das oficinas de um estaleiro, compreendendo os equipamentos necessários para a fabricação, a forma como se aborda o trabalho e a busca por mecanismos de otimização utilização dos recursos. A abordagem deste problema é conhecida por PPCPE - Programação, Planejamento e Controle da Produção e Estoques – e trata-se de um problema suficientemente complicado para merecer muita atenção e tomar muitas horas de trabalho na indústria, especialmente nos estaleiros, que agregam uma imensa quantidade de recursos e ativos. O sucesso na prática do PPCPE é essencial para garantir a lucratividade e mesmo a sobrevivência de um estaleiro, pois dele depende o cumprimento de prazos, fundamental para a credibilidade no mercado naval. Para alcançar este objetivo, propôs-se uma revisão bibliográfica dos conceitos de PPCPE (concentrados na Parte I e Parte II) e sua aplicação em um caso real (Parte III) – a programação da construção de um navio. Foi necessário para prover a capacitação do grupo cursos de softwares de programação e entrevistas com estaleiros, projetistas e fornecedores. A obtenção do projeto do navio a ser programado também demandou grande esforço, sendo conseguido graças à influência e participação ativa do orientador Prof. Dr. Marcos M. Pinto. O passo seguinte foi a busca por uma metodologia que possibilitasse a obtenção dos itens a serem construídos. Neste ponto, descobriu-se que não há um método suficientemente generalista que possa ser aplicado a todos os navios. Era essencial mergulhar no problema, definir premissas que permitissem obter uma divisão do navio em partes num nível de detalhamento adequado para mostrar a dificuldade da programação da produção, sem tornar a quantidade de trabalho exagerada para a finalidade do projeto. A Figura 1 sintetiza o Framework aplicado nessa etapa. Basicamente foram necessárias as características do navio, do estaleiro e da matéria-prima, neste trabalho limitado ao aço.
  10. 10. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 10 Figura 1: Fluxograma do Trabalho Junto à adoção de algumas premissas, principalmente relacionadas ao estaleiro usado como modelo, verificou-se a necessidade de estudar os processos mais relevantes e os equipamentos requisitados para realizar tais funções, problema este abordado através de nova pesquisa bibliográfica, entrevistas com fabricantes de equipamentos e profissionais de estaleiros visitados. Pôde-se então definir índices de produtividade nos processos envolvidos que foram utilizados para calcular a quantidade de trabalho envolvida na construção de cada item do navio. Os índices e os métodos construtivos foram roteirizados e parametrizados no modelo desenvolvido pelo grupo, para que se pudesse alcançar a programação das atividades do estaleiro, meta desse trabalho. A elaboração desse modelo contou novamente com a ajuda do orientador Marcos Pinto e do Prof. Dr. Miguel C. Santoro, do Departamento de Engenharia de Produção da USP. Interligando ferramentas desenvolvidas em Matlab, VBA e MS Project, a metodologia para aplicação é constituída de três grandes etapas: programação de projetos, cronograma das atividades intermitentes e avaliação da capacidade de recurso disponível. A programação do estaleiro só é alcançada quando as três etapas convergirem, como será visto adiante.
  11. 11. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 11 Parte I. Metodologia para definição de estrutura de produto para um navio 1. Objetivo O escopo desta seção contempla o desenvolvimento do Product Work Breakdown Structure (Estrutura analítica de Produto) de um navio, que constitui o primeiro esforço do departamento de planejamento de um estaleiro para programar a produção. Inicialmente, o assunto foi pesquisado na literatura e junto a especialistas, mas existem poucas indicações empíricas de como fazer a quebra do navio e a equipe não encontrou nenhum trabalho que formalizasse uma metodologia suficientemente detalhada de como realizar essa atividade. Por isso optou-se por desenvolver a sistemática detalhada neste documento. O estudo é teórico, à priori, podendo ser aplicado a qualquer navio e estaleiro, alterando-se para isso alguns parâmetros de entrada. A partir de um projeto estrutural da seção mestra de um Suezmax e baseando-se nas instalações de um estaleiro hipotético com porte típico da indústria naval brasileira, realizou-se a quebra desde a divisão em seções até a lista de material a ser comprada. A metodologia apresentada aqui foi desenvolvida pelo grupo e pode ser útil a estaleiros que desejem planejar e programar a construção utilizando-se de um método científico apoiado em heurísticas otimizantes. Atualmente, observou-se que no país esse processo depende exclusivamente da longa experiência dos engenheiros responsáveis e em alguns casos de metodologias importadas o que oferece pouca flexibilidade usuário. Posteriormente foi feito um estudo teórico do problema de PPCPE (Planejamento e Programação da Produção e Estoques) e desenvolveu-se uma ferramenta para auxiliar os estaleiros nessa função.
  12. 12. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 12 Figura 2: Fluxo de informações e decisões 2. Descrição da Embarcação e do Estaleiro Modelo 2.1. Breve caracterização do navio considerado O navio escolhido para o desenvolvimento do presente estudo é do tipo Suezmax, semelhante àqueles licitados pela Transpetro. As considerações feitas no decorrer deste documento são baseadas em um projeto da seção mestra da embarcação disponibilizado pela Kromav Engenharia. As principais dimensões do navio são as seguintes: Lpp = 245,4 m; Lwl = 250,7 m; Boca = 48,3 m; Pontal = 25,16 m; Calado = 16,76 m; DWT = 132.000 t; Onde Lpp, Lwl e DWT são, respectivamente, comprimento entre perpendiculares, comprimento na linha d’água e dead weight (capacidade de carga de um navio). Além disso, o navio contém duplo casco, sendo, 3,75 m correspondentes ao duplo costado e 3,30 m ao duplo fundo. O espaçamento longitudinal médio entre anteparas transversais foi estimado em 24 metros e entre os reforçadores transversais em 5,2 metros. O arranjo geral da embarcação está apresentado na Figura 3, extraída de um dos desenhos do projeto.
  13. 13. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 13 Figura 3: Arranjo Geral 2.2. Estaleiro modelo Para que a análise proposta fosse possível, fez-se necessária a limitação dos recursos disponíveis para a construção do navio descrito anteriormente. Dessa forma, definiu-se um estaleiro modelo tomando como base conversa com especialistas do setor e os maiores e mais importantes estaleiros do país na época da expansão propiciada pelo II Plano de Construção Naval do governo brasileiro. Assumiu-se que, dentro do estaleiro, a matéria prima seguiria o fluxo apresentado pela Figura 4. Nela observa-se também um layout ideal para a área das oficinas.
  14. 14. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 14 Figura 4: Seqüência de montagem A estrutura do navio foi então repartida em seções e, por sua vez, em blocos. Tal divisão foi feita de acordo com a capacidade de içamento do estaleiro, que consta na Tabela 1. As dimensões do dique 1 foram assumidas iguais ao do estaleiro Sermetal, dique esse considerado o maior da América Latina e único capaz de suportar a edificação de um navio do tipo VLCC. Tabela 1: Detalhamento do estaleiro Dados do Estaleiro L 350 Dimensões Dique 1 (m) B 65 H 8 L 155 Dimensões Dique 2 (m) B 25 H 7 300 200 Guindastes 100 Capacidade de 2 x 40 2 x 20 2 x 50 30 Içamento ( ton ) Ponte Rolante 3 x 10 2 x 7,5 50 25 Pórtico 2 x 5 2
  15. 15. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 15 3. Metodologia desenvolvida para o Breakdown Nessa etapa de trabalho serão descritos todos os passos seguidos para escolha de determinação das chapas e reforçadores usados na construção desse navio. 3.1. Hipóteses Adotadas Devido à dificuldade de encontrar informações precisas e detalhadas sobre os equipamentos de um estaleiro, foram assumidas algumas hipóteses simplificadoras no que tangem tanto ao mercado fornecedor quanto à definição da capacidade de içamento no estaleiro modelo. Essas hipóteses estão descritas a seguir. 3.1.1. H1: Estruturas consideradas Um navio é formado basicamente por chapas de aço, perfis e sistemas. Os sistemas são conjuntos de equipamentos que fazem parte do outfitting na fase construtiva. A evolução mostrou que muitos estaleiros para diminuir o tempo no cais de acabamento, fazem o pré- outfitting, ou seja, instalam esses sistemas na fase de construção dos blocos, antes do lançamento do navio. Apesar da técnica consagrada, somente as estruturas em aço foram consideradas, não considerando para os cálculos nenhum outfitting. Logo todos os itens que foram desconsiderados nessa etapa, deverão ser adicionados no cais de acabamento. Todas as estruturas longitudinais e transversais estão respectivamente nas tabelas dos anexos A1.1.1 e 0. 3.1.2. H2: Mercado Fornecedor Como explicado no item anterior, os fornecedores de maior relevância para esse estudo, são os fornecedores de aço, ou seja, as siderúrgicas. Considerando o mercado brasileiro, identificou-se como único fornecedor de chapa grossa, chapas para construção naval, o sistema USIMINAS/COSIPA, que atende as normas das principais sociedades classificadoras. Essas chapas possuem as dimensões e características descritas abaixo. Aços de média e alta resistência, divididos em três grupos de limite de escoamento, onde o limite de escoamento garantido varia de 235MPa até 355MPa, e 4 grupos para exigência de tenacidade;
  16. 16. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 16 Dimensões: o Comprimento: 12 m; o Largura: 3 m; o Existem várias espessuras, mas foram consideradas as espessuras estabelecidas no projeto. (12,5 mm; 16,5 mm; 18 mm; 19 mm; 20 mm; 21 mm); Não existe no país nenhum fabricante de perfis ou reforçadores. As siderúrgicas apontam a falta de escala como principal problema para a não fabricação. A demanda nacional dessas estruturas não justifica, segundo as usinas, a inclusão dessas em suas carteiras. Portanto, com a falta no mercado nacional os estaleiros são obrigados a importar os perfis e reforçadores. O problema do mercado fornecedor brasileiro é um assunto bem amplo e não cabe ao presente estudo, porém algumas características necessitam ser tratadas. 3.1.3. H3: Extrapolação da Seção mestra para o Navio inteiro. Para a realização desse estudo, foi necessária a obtenção do projeto de um navio. A aplicação da metodologia em um projeto real tem o objetivo de facilitar a compreensão dos passos seguidos. O projeto utilizado foi fornecido pela Kromav (empresa de engenharia naval localizada no estado do Rio de Janeiro) e só contém chapas e reforçadores da seção mestra. Tentou- se adquirir os detalhes das seções de proa, popa, praça de máquinas e super-estrutura, mas o tempo disponível não foi suficiente para a obtenção desses dados. Com a seção mestra tem-se o corpo médio paralelo, o qual representa aproximadamente 75% do navio. Sendo assim, adotou-se um navio-caixa, ou seja, que o corpo paralelo médio se estendesse por todo navio, inclusive na superestrutura, como mostrado na Figura 5.
  17. 17. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 17 Figura 5: Ilustração da hipótese navio-caixa As seções de popa e proa possuem a maioria dos painéis curvos existentes no navio. Esses são fabricados, geralmente, em linhas manuais, pois as automatizadas são pouco versáteis com um set up entre peças diferentes muito grandes, o que é comum. Na maioria das vezes, essas dificuldades não justificam essa automatização. Isso não acontece para painéis planos, onde a grande quantidade de estruturas iguais e tempo de set up baixo entre os diferentes justificam a instalação das chamadas panel lines. Conclui-se, portanto, que o tempo gasto em peças curvas é, em média, maior que nas planas. O tempo de fabricação dos painéis curvos é maior, que dos planos, como explicado acima, portanto um maior número desses últimos compensaria essa diferença. Como as seções do corpo médio paralelo são consideravelmente maiores que as seções curvas (50%), a carga de trabalho por seção fica compensada. A oficina de painéis curvos não será detalhada, ficando restrita à fabricação de poucos painéis, tais como o painel curvo do bojo mostrado na Figura 6. Sendo assim, essa extrapolação gera uma maior utilização da linha de painéis planos, o que deve ser levado em consideração no momento de analisar tal oficina. Apesar de as seções parecem idênticas, elas possuem diferenças quanto ao número de anteparas e reforçadores transversais. Isso foi considerado e será explicitado adiante.
  18. 18. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 18 Figura 6: Destaque do painel curvo do sub-bloco do Bojo 3.1.4. H4: Comprimento da Seção, Anteparas e Reforçadores transversais Tendo em vista maximizar a utilização das chapas minimizando cortes e soldas e simplificar o problema de divisão de blocos, determinou-se que o comprimento dos blocos e seções seria o mais próximo possível do comprimento de uma chapa padrão, ou seja, 12 m. Porém, devido às ondulações naturais causadas pelo processo de fabricação, assumiu-se que o comprimento possa variar entre 11,90 e 11,98m. As chapas deverão ser montadas em cada painel com seu comprimento paralelo a longitudinal do navio. 3.1.5. H5: Capacidade de Içamento No item 2 foi definido um estaleiro modelo. Sendo assim a capacidade de içamento e transporte ficou determinada, tanto no dique quanto nas oficinas. Esse item determinou o peso máximo dos blocos, de 300 toneladas, a ser construído para posterior montagem das seções no dique. Para a quebra total do navio, ou seja, chapas e reforçadores, essa capacidade é indiferente. Mas para projetar os painéis, sub-blocos, blocos e seções, essa limitação é extremamente importante.
  19. 19. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 19 3.2. “Quebra” do Navio Partindo do arranjo geral do Suezmax, foi feita a primeira etapa do Work Breakdown, a divisão em seções. Com isso origina-se a divisão em blocos e sub-blocos, terminando com painéis, chapas e perfis. Todas essas etapas serão detalhadas a seguir. A Figura 7 exemplifica os passos que serão seguidos. Figura 7: Exemplo do Breakdown de uma seção de um navio Definição das Seções Definição dos Blocos e Sub-Blocos Definição dos Painéis Definição de Chapas e Reforçadores
  20. 20. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 20 3.2.1. Definição das Seções No arranjo geral (Figura 3) somente anteparas e reforçadores transversais têm suas posições determinadas. O tamanho e a posição dos blocos e seções, como explicados anteriormente, dependem do layout do estaleiro e de sua capacidade de içamento. A seguir, discorrer-se-á sobre uma metodologia para definição das posições das seções do navio proposto. Tendo em vista maximizar a utilização das chapas, evitando cortes e soldagens desnecessárias, assumiu-se que o comprimento dos blocos e das seções seria constante e o mais próximo possível do comprimento da chapa (12 metros). Devido às ondulações na chapa causadas pelo processo natural de fabricação, foi definido que seu comprimento pode variar entre 11,90 a 11,98m. Para escolher a melhor opção de comprimento de chapa e assegurar que as soldas entre seções estarão minimamente distantes das soldas dos reforçadores transversais e das anteparas, foi desenvolvido um modelo e realizada uma análise de sensibilidade. Sendo assim, além de diminuir problemas relacionados à proximidade de cordões de solda, a facilidade construtiva também foi levada em consideração. O modelo consiste em determinar a posição exata de início das seções e maximizar as distâncias entre junções de seções, reforçadores e anteparas transversais, variando, para isso, o tamanho das seções e a posição de início da seção de referência (seção 5, a qual deve-se garantir possuir somente uma antepara das duas possíveis em sua proximidade, afim de não ultrapassar a capacidade de içamento do estaleiro). A formulação matemática do modelo consta na Figura 8. Devido à falta de detalhamento do projeto, foram estimadas as quantidades e as posições dos reforçadores para as seções 1, 2, 3, 4, 21 e da superestrutura, de maneira a possuir o menor número possível desde que o espaçamento entre elas não fosse maior do que no corpo paralelo médio (5,2m). Essa aproximação foi considerada em todas as etapas do trabalho e não compromete a análise.
  21. 21. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 21 Figura 8: Modelo de divisão em seções Para auxiliar o software (Solver presente no MS Excel) a calcular a solução ótima global, gerou-se uma tabela de análise de sensibilidade, que indica os valores das distâncias mínimas com relação a anteparas e reforçadores ao variar l e u. A Tabela 2 ilustra um trecho dessa análise. Tabela 2: análise de sensibilidade do modelo de divisão em seções u l [m] 11,90 11,91 11,92 11,93 11,94 11,95 11,96 11,97 11,98 45,70 45,75 45,80 45,85 45,90 0,8 ; 0,3 45,95 46,00 0,7 ; 0,3 46,05 0,65 ; 0,32 46,10 0,6 ; 0,3 46,15 0,55 ; 0,35 46,20 0,5 ; 0,3 46,25 46,30 Utilizando dos valores iniciais 11,91 m e 46,10 m para l e u, o Solver encontrou a seguinte configuração como solução: l = 11,90 m e u = 46,19 m. Tabela 3: Parametrização do modelo de divisão em seções Parâmetros do modelo [metros] Maximizar 0,36 Maximizar as distâncias entre as seções e anteparas/reforçadores Variáveis 11,90 46,19 Alterando comprimento de chapa e início de seção Restrições 11,90 ≥ 11,90 Comprimento mínimo de chapa 11,90 ≤ 11,98 Comprimento máximo de chapa
  22. 22. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 22 0,51 ≥ 0,50 Distância mínima entre seção e antepara 0,36 ≥ 0,30 Distância mínima entre seção e reforçador 46,19 ≥ 38,70 Início da seção de referência entre as anteparas em 38,70 e 46,70 46,19 ≤ 46,70 Início da seção de referência entre as anteparas em 38,70 e 46,70 Note na Tabela 3 que a distância mínima entre a junção de duas seções e a posição de uma antepara é de 0,51m e que a distância mínima entre um reforçador transversal é 0,36m. Com esse procedimento chegou-se ao resultado da Tabela 4. Tabela 4: Posição da quebra das seções e número de anteparas e reforçadores por seção Posição Descrição Posição Descrição Posição Descrição -5,0 Seção 1 - Popa 117,6 Seção 11 236,5 Seção 21 -0,6 reforçador 118,7 reforçador 237,3 reforçador 3,8 reforçador 123,9 reforçador 241,6 reforçador 8,2 reforçador 129,1 reforçador 245,8 reforçador 10,5 Seção 2 129,5 Seção 12 250,0 Proa 12,6 Antepara 134,3 Antepara 10,5 Seção 22 - Superestrutura 17,8 reforçador 139,5 reforçador 14,5 reforçador 22,4 Seção 3 141,4 Seção 13 18,4 reforçador 23,0 reforçador 144,7 reforçador 22,4 Fim superestrutura 28,3 reforçador 149,9 reforçador 33,5 reforçador 34,3 Seção 4 153,2 Seção 14 38,7 Antepara 155,1 reforçador 42,7 reforçador 160,3 Antepara 46,2 Seção 5 165,1 Seção 15 46,7 Antepara 165,5 reforçador 51,6 reforçador 170,7 reforçador 56,6 reforçador 175,9 reforçador 58,1 Seção 6 177,0 Seção 16 61,5 Antepara 181,1 reforçador 66,7 reforçador 186,3 Antepara 70,0 Seção 7 188,9 Seção 17 71,9 reforçador 191,5 reforçador 77,1 reforçador 196,7 reforçador 81,9 Seção 8 200,8 Seção 18 82,3 reforçador 201,9 reforçador 87,5 Antepara 207,1 Antepara 92,7 reforçador 212,3 reforçador 93,8 Seção 9 212,7 Seção 19 97,9 reforçador 217,5 reforçador 103,1 reforçador 222,7 reforçador 105,7 Seção 10 224,6 Seção 20 108,3 reforçador 227,9 reforçador 113,5 Antepara 233,1 Antepara
  23. 23. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 23 Figura 9: Divisão de seção com anteparas e reforçadores transversais (sem escala) Na Figura 10 está detalhado o posicionamento das divisões das seções, anteparas e reforçadores transversais. Figura 10: Detalhamento das estruturas transversais 3.2.2. Definição dos Blocos e Sub-Blocos Com a definição do item anterior, iniciou-se a divisão da seção mestra em blocos e sub- blocos. Os blocos têm no máximo 300 toneladas. Nas Figura 11 e Figura 12, segue a divisão utilizada. Na escolha desses blocos, além do peso, outras regras básicas foram consideradas, tais como, a facilidade construtiva e a auto-sustentação e alinhamento dos blocos. O cálculo do peso de cada bloco será explicitado em itens seguintes. Anteparas Divisão das Seções Reforçadores Transversais
  24. 24. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 24 Figura 11: Definição dos blocos e sub-blocos da seção mestra com antepara transversal Figura 12: Definição dos blocos e sub-blocos da seção mestra sem antepara transversal O cálculo do peso de cada bloco foi feito através da soma dos pesos de seus componentes. Esses cálculos são mostrados na tabela 4. O peso por metro linear de cada reforçador é calculado em outra planilha sendo usado diretamente nesta. Já para as chapas, usam-se as dimensões da peça e a densidade do aço, no caso, 7800 kg/m³, chegando-se assim a coluna de pesos.
  25. 25. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 25 Tabela 5: Bloco 1 detalhado em sub-blocos, painéis, chapas e reforçadores Num. bloco Peso (ton) Sub- bloco No. Painel No. Painéis Retos N. Painéis Curvos No. Chapas Comp. Larg. Esp. No. Ref. Long. Comp. No. Ref. Trans. Comp. altura Esp. No. Ref. Vert. Comp. 186,8 Antep. 1 2 8,09 Transv. 1 1 1 12 2,73 0,019 - - - - - - 11 2,73 3,06 1 5,2 2,73 0,019 - - - - - - 5 2,73 4 8 5,53 2 1 1 12 1,99 0,018 2 12 - - - - - - 7,87 1 12 2,74 0,018 3 12 - - - - - - 5,22 3 1 1 12 1,81 0,018 2 12 - - - - - - 7,85 Bojo 1 12 2,73 0,018 3 12 - - - - - - 7,37 4 1 1 12 3,75 0,021 - - - - - - - - 7,54 5 1 1 12 2,73 0,021 2 12 - - - - - - 5,2 1 12 2,09 0,021 1 12 - - - - - - 11,23 quilha 1 12 6 0,02 - - - - - - - - 1 6 1 1 - - - - - - 3,21 1 12 2,74 0,012 - - 1 0,016 - - 2 6 14,51 7 1 1 12 2,19 0,021 2 12 1 17,85 3,29 0,016 - - 8,73 1 12 2,43 0,021 3 12 - - - - - - 11,15 1 12 2,99 0,021 4 12 - - - - - - 9,84 1 12 2,99 0,021 3 12 - - - - - - 10,59 1 12 2,99 0,019 4 12 - - - - - - 8,99 Duplo 1 12 2,99 0,018 3 12 - - - - - - Fundo 6 8,57 8 1 1 12 2,99 0,016 3 12 - - - - - - 9,89 1 12 2,99 0,016 4 12 - - - - - - 8,19 1 12 2,74 0,016 3 12 - - - - - - 8,19 1 12 2,74 0,016 3 12 - - - - - - 7,71 1 12 2,43 0,016 3 12 - - - - - - 8,25 1 12 2,18 0,021 3 12 - - - - - - Para melhor entendimento da Tabela 5, segue a Figura 13, com o posicionamento de cada painel determinado.
  26. 26. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 26 Figura 13: Posicionamento dos painéis do bloco 1 Com os blocos determinados, a quebra em sub-blocos foi feita de acordo com as estruturas pertencentes a cada bloco. No caso do bloco 1, os sub-blocos duplo fundo, bojo e antepara transversal (caso exista na seção) formam o bloco. A metodologia usada foi a mesma para todos os blocos, mas nessa tabela só está presente o bloco 1. Os demais blocos estão no anexo A1. Os sub-blocos são a união de dois ou mais painéis ocorrendo dentro das oficinas. Para o bloco 1 já foram especificados os sub-blocos. Para o bloco 2, tem-se, antepara transversal, antepara longitudinal, duplo fundo e bojo. Para o bloco 3, antepara transversal, antepara longitudinal e convés e para os blocos 4 e 5, antepara transversal, costado e convés. Sub- blocos esses mostrados na Figura 14.
  27. 27. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 27 Figura 14: Sub-blocos dos blocos 2, 3, 4 e 5 Os sub-blocos de antepara transversal só aparecem nas seções em que existe antepara transversal, ou seja, seções 2, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 e 20, como mostrado na Tabela 4 e Figura 9. 3.2.3. Definição dos Painéis Visto que a maior parte dos painéis desse navio é de painéis planos e que estes serão fabricados em panel lines, a definição do máximo tamanho desses depende da capacidade das linhas. Verificou-se a existência de diversos padrões no mercado: 12 x 12 m, 16 x 16 m e 18 x 18 m. Uma variação dessas dimensões foi usada, sempre buscando minimizar a perda de material. Já nos painéis curvos, as dimensões foram limitadas pelo peso e pelas chapas existentes. Existem ainda os micro painéis, que são estruturas usadas para complementar os painéis maiores na formação do sub-bloco. Nesse trabalho eles foram considerados sem essa distinção para que a fabricação fosse feita na linha de painéis automatizados. Para exemplificar a divisão por painéis, na tabela 4, quarta coluna, cada painel foi numerado e identificado na figura abaixo.
  28. 28. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 28 Figura 15: Painéis do Bloco 1 3.2.4. Definição das Chapas e Reforçadores Com todos os outros itens determinados, a listagem de chapas e reforçadores passa a ser uma simples, porém trabalhosa, contagem de peças. Essa listagem para o bloco 1 se encontra na tabela 4 e para os demais blocos no anexo A1. Somente ao chegar a esse nível de detalhe podemos calcular os pesos totais e determinar assim a configuração final dos blocos. Sendo assim, o processo é iterativo, à medida que se define previamente um bloco, com base nos itens já descritos, finalizando com a verificação da possibilidade construtiva no estaleiro pelo critério peso.
  29. 29. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 29 4. Análise dos recursos para a construção Para maximizar a produtividade do estaleiro deve-se obter a maior sincronia possível entre os elos da cadeia de produção, e isso é feito garantindo-se que a produtividade e a capacidade de cada equipamento sejam adequadas às necessidades da oficina à qual ele pertence. Para evitar investimento desnecessário não deve haver ociosidade por excesso de capacidade, a menos que ela seja exigida para atender a picos de produção. Para fazer a quebra no navio em blocos considerou-se uma capacidade de içamento semelhante àquela instalada num grande estaleiro brasileiro, para garantir que o estudo fosse condizente com as possibilidades de um estaleiro brasileiro. A partir daí, entretanto, deixou-se de lado a capacidade dos equipamentos instalados no estaleiro e passou-se a olhar para os equipamentos disponíveis no mercado e que fornecessem as melhores condições de produção desde que esses se aplicassem como solução viável ao estaleiro modelo em questão. As alternativas de equipamentos para cada atividade foram obtidas das mais diversas fontes: na bibliografia consultada, nas visitas a feiras nacionais e internacionais de fabricantes de equipamento, nas visitas a estaleiros e num longo trabalho de entrevista dos fornecedores nacionais. A mão de obra associada a cada equipamento foi também um item sempre considerado, principalmente no se refere às suas conseqüências em custo, qualidade e produtividade do processo. Os resultados dessa pesquisa de equipamentos e fornecedores, bem como os principais aprendizados a respeito de cada setor, estão descritos a seguir e balizaram as análises de produtividade e a comparação entre processos manuais e automáticos. 4.1. Processos Os processos do estaleiro, conforme a definição adotada pelo grupo, estão explícitos no fluxograma a seguir, que resume o fluxo do material através das oficinas.
  30. 30. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 30 Figura 16: Fluxograma do material no estaleiro No fluxograma foi dada ênfase à produção da estrutura do navio, ou seja, procurou-se definir a seqüência de processos sofridos pela chapa de aço, desde o momento que chega ao estaleiro até sua instalação no casco do navio como parte de um bloco. Essa preocupação justifica-se porque, na construção de um navio tanque, como o Suezmax objeto desse estudo de PPCPE, a construção da estrutura é a tarefa mais demorada e que contém a maior quantidade de trabalho no navio. No caso de outros navios, entretanto, a construção do casco pode não ser tão relevante perante as demais atividades, em especial acabamento e outfitting. Este é o caso de navios especializados, como gaseiros, navios de apoio offshore, navios militares, etc. Falando ainda sobre o fluxograma, nele estão destacadas as atividades principais: Recepção e Preparação, Marcação de Corte, Pré-fabricação de tubos, e assim por diante até a Entrega do navio. Além dessas atividades, estão descritas outras num nível mais detalhado. Na etapa “Recepção e Preparação”, por exemplo, há outras atividades agregadas: recepção das chapas e perfis, armazenagem no pátio de chapas e perfis, tratamento das chapas e até transporte até a oficina que os requisitar. •Solda •Conformação •Guindaste leve, máquinas de solda e tratamento de tubos Recepção e preparação Marcação e corte Painéis 2D Painéis 3D Junção 3D Edificação Lançamento Acabamento e outfitting Inspeção e teste Entrega Pré-fabricação de tubos Pré-outfitting Jateamento e pintura •Atividade•Recurso s •Recepção da chapa •Armazenagem •Tratamento •Transporte ou armazenagem •Pórtico / ponte •Pátio •Linha de tratamento de chapas •Transporte da chapa •Corte da chapa •Marcação das partes •Ponte rolante •Máquina de corte (plasma) •Transporte das partes •Alinhamento das peças •Conformação (se necessário) •Solda •Ponte rolante •Solda MIG •Solda automática •Dobradeira / calandra •Transporte de painéis. •Soldas, formando blocos e seções •Realização de pré-outfitting •Ponte rolante •Trolley (carreta) •Máq. solda •Transporte de blocos •Solda •Instalação de praça de máquinas e outros sistemas •Pórtico / guindaste •Tratamento •Cabines jateamento / pintura Superestrutura Pça máquinas Sistemas pátio oficina oficina oficina Dique/carreira Outros componentes
  31. 31. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 31 Para realizar essas atividades, ainda, estão definidos os principais recursos necessários. No caso da etapa citada, são necessários ativos como o pátio de chapas e perfis, um pórtico para fazer o descarregamento do material e seu transporte entre os locais de trabalho, e ainda a linha de tratamento de chapas. As demais atividades de cada etapa serão descritas ao longo do texto, sempre que for necessário o seu detalhamento para calcular o tempo e quantidade de trabalho e identificar os equipamentos envolvidos em cada processo. 4.2. Equipamentos Para se alcançar um determinado estilo de produção definido, e obter assim o desempenho e qualidade desejados em cada processo, é fundamental conhecer bem os equipamentos e tecnologias disponíveis. Estes equipamentos estão em constante atualização, havendo um custo associado à renovação de tecnologia que deve ser coberto pelos benefícios adicionais trazidos pelo equipamento. Esse trade-off é fundamental para o sucesso financeiro do estaleiro. Em busca das informações necessárias sobre custos e benefícios dos equipamentos, num primeiro momento foram consultados catálogos e páginas de internet que reuniam empresas do setor. Em seguida, com a participação na feira de Hamburgo de 2006, na Alemanha, foram realizados contatos com os principais fornecedores mundiais de equipamentos para estaleiros. Numa etapa posterior, iniciada em dezembro de 2006, foram entrevistados diversos fornecedores nacionais e, em conversas mais prolongadas e freqüentes, pôde-se verificar o estado da arte nos setores envolvidos, a realidade dos estaleiros nacionais e as soluções apresentadas pelos fornecedores para estes mesmos estaleiros. 4.2.1. Informações extraídas da bibliografia consultada A bibliografia trata dos equipamentos e processos no sentido de aumentar a produtividade e diminuir tempos de construção. O livro Ship Design anda Construction, da Sname – The Society of Naval Architects and Marine Engineers – em sua edição de 2003, trata do aumento de produtividade por duas abordagens: melhoria no layout e nos processos do estaleiro. No estudo sobre os processos, cita quatro áreas que merecem investimento em novos equipamentos:
  32. 32. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 32 • Oficinas de fabricação da estrutura; • Oficinas de tubulação; • Acabamento avançado; • Dique ou carreira. Nas oficinas de fabricação da estrutura, cita os principais avanços em equipamentos: 1. Marcação e corte a laser; 2. Marcação e corte de chapas a plasma; 3. Sistemas de transporte automático de perfis; 4. Linha de perfis automática; 5. Solda OSW (Onde Side Welding); 6. Corte e marcação de painéis; 7. Linhas de painéis automatizadas; 8. Gabaritos de pinos para linha de painéis curvos; 9. Construção de grandes blocos. Além de dar essas informações, o autor trata de equipamentos utilizados pelos estaleiros asiáticos e europeus, que têm uma capacidade de investimento incomparável à brasileira. Ainda assim, para alguns equipamentos em específico os dados apresentados dão uma idéia da capacidade de aumento de produtividade em alguns processos. A tabela a seguir faz uma comparação entre as velocidades de corte para máquinas de diferentes tecnologias. Em posse desses dados, é possível analisar o impacto do investimento num equipamento deste tipo na produtividade, qualidade de produto e alteração na programação da oficina na qual ele estiver inserido.
  33. 33. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 33 Tabela 6: Comparação entre tecnologia de corte Comparação Oxy-corte Plasma CO2 laser Velocidade de corte (m/mim) 0,9 - 0,6 3,9 - 1,9 2,7 - 2,0 Rusticidade (10 pontos irregulares) 38 - 62 50 - 82 45 - 80 Tolerância de perpendicularidade (mm) 0,9 - 1,1 1,2 - 1,4 0,6 - 0,7 Largura de corte (mm) 1,4 - 1,6 3,5 - 7,0 0,5 - 0,7 Investimento (USD) 38.000 76.000 114.000 Custos dos insumos (USD) 460 880 1.270 Custos operacionais (USD) 21.300 21.400 21.600 Outros exemplos de equipamentos analisados na literatura são as pontes rolantes para as áreas de armazenamento de chapas e perfis. Sabe-se que este tipo de equipamento é o ideal para este trabalho, pela agilidade que proporciona e pela facilidade proporcionada por acessar o material por cima da pilha. Tabela 7: Guindastes usados nas oficinas Área do guindaste Chapas Perfis Tipo do guindaste Ponte rolante Ponte rolante Envergadura (m) 40 28 Comprimento de percurso (m) 70 38 Velocidade de percurso (m/min) 100 0,25 Tipo de pegador Cabeçote magnético Cabeçote magnético Capacidade de içamento (t) 18 10 Altura de içamento (m) 6 6 Velocidade de içamento (m/min) 0,17 0,17 Nem todos os equipamentos e processos têm dados tão ricos nem análises aprofundadas. Verifica-se que é fundamental partir para a busca das informações necessárias diretamente no mercado, forma pela qual se consegue importantes noções sobre custo, prazos de entrega e experiência de aplicações em outros estaleiros. Além desses dados, por comentários qualitativos fica clara a sugestão para focar as ações do estaleiro no sentido de: 1. Automatizar o que for possível em busca de qualidade e padronização;
  34. 34. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 34 2. Fabricar os maiores blocos possíveis para a capacidade de transporte do estaleiro; 3. Trazer a maior parte possível dos trabalhos para dentro das oficinas, onde se obtém maior produtividade. 4.2.2. Informações de catálogos de fornecedores Os catálogos de equipamentos obtidos da internet em sites de empresas ou de órgãos técnicos e aqueles conseguidos com os fornecedores têm informações interessantes sobre os produtos, mas é geralmente difícil traduzi-las em parâmetros práticos de funcionamento. Ora a dificuldade vem da superficialidade das comunicações comerciais, ora do caráter extremamente técnico de manuais e informativos que exige a fixação de inúmeras variáveis para obter valores de produtividade ou consumo de insumos. Assim, houve o esforço da equipe em filtrar nesse material as informações interessantes para este trabalho, tais como: a forma como acontecem os processos em cada equipamento, as vantagens de um processo sobre o outro, exemplos de aplicação e outras. O catálogo do IMI (Instituttet for Merkantil Informasjon - Noruega) lista fornecedores mundiais de serviços e equipamentos para estaleiros, navipeças e equipamentos para offshore. Ele foi adquirido durante a feira de Hamburgo e, juntamente com o catálogo dos expositores da própria feira, foi utilizado como referência dos principais fornecedores mundiais. 4.2.3. Entrevistas O contato direto com fornecedores de equipamentos é uma fonte fundamental de informações práticas sobre a utilização dos equipamentos em estaleiros. O conhecimento técnico sobre os equipamentos aliado à experiência das diversas aplicações dos mesmos na indústria naval é uma forma de obter indicadores de produtividade, eficiência e, principalmente, de investimento e custo de operação de tais equipamentos, informações difíceis de serem obtidas indiretamente. Durantes esses trabalhos de pesquisa, foram entrevistados os principais fornecedores nacionais em algumas áreas consideradas prioritárias pelo tempo ou custo que elas representam ao total da obra. Esses fornecedores estão listados no anexo A1.2. As áreas prioritárias estudadas com maior profundidade foram três: Jateamento e pintura;
  35. 35. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 35 Transporte; Solda. Além desses itens, foi realizado um estudo sobre linhas de painéis automatizadas, que podem agregar várias atividades como corte, transporte, caldeiraria e soldagem. Além disso, apresentam diferenças significativas de custos, produtividade e qualidade se comparadas às linhas de painéis manuais. A participação na 22ª SMM – Shipbuilding, Machinery & Marine Technology, ocorrida em setembro de 2006, foi importante para que fossem iniciados os contatos com diversos setores envolvidos na Construção Naval em nível mundial: Estaleiros de embarcações militares e civis das mais variadas aplicações; Fabricantes e fornecedores de equipamentos para navios; Sociedades classificadoras; Prestadores de serviços para projeto, construção e operação; Universidades e centros de desenvolvimento de tecnologia; Fabricantes de motores diesel e sistemas de propulsão; Fabricantes de equipamentos para estaleiros. O anexo A1.3 contém a lista das empresas contatadas. Equipamentos de jateamento e pintura Nas entrevistas com fornecedores de equipamentos de jateamento e pintura, procurou-se abordar os seguintes enfoques: Tecnologias de pintura, especialmente o processo airless, seus custos e benefícios; Cabines de jateamento e pintura, requisitos ambientais e outras necessidades; Tecnologias de tintas empregadas na construção naval. Para tratar de máquinas de pintura do tipo airless, entrevistou-se a Anticorrosiva do Brasil, distribuidora de bombas italianas. Seus representantes fizeram uma visita ao grupo, na qual apresentaram os mais modernos sistemas de pintura bi-componente e tri- componente usando máquinas de alta pressão. A Tecjato também foi consultada a respeito dos mesmos equipamentos e forneceu um orçamento via correio eletrônico. No campo de cabines de jateamento e pintura, foram abordados dois fornecedores: a empresa gaúcha CMV e a indiana Mecshot.
  36. 36. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 36 A CMV falou sobre os requisitos ambientais impostos pelos órgãos governamentais e que implicam em alto investimento em equipamentos de purificação do ar retirado das cabines de pintura. Já o contato com a Mecshot foi importante na medida em que nos mostrou as barreiras que dificultam a importação de um equipamento que seja também fabricado no Brasil. Verificou-se que os incentivos fiscais para importação de bens de capital compensam, em grande parte, a diferença de frete. Equipamentos de içamento e transporte Na área de pontes rolantes e pórticos, foram consultadas duas das maiores empresas brasileiras: Bardella e Demag. As empresas atuam em segmentos um pouco diferentes, sendo a DEMAG especializada em pontes rolantes padronizadas de até 80 toneladas e a Bardella em pontes rolantes não-padronizadas de até 1000 toneladas. Somadas, elas são capazes de atender às necessidades de todas as oficinas de um estaleiro. A equipe visitou a Bardella em sua unidade fabril de Sorocaba, onde são feitos os processos de corte, jateamento e pintura de chapas, caldeiraria, soldagem e pequenas usinagens. A empresa fez orçamentos de diversas pontes e pórticos de 10 a 150 toneladas para um novo estaleiro nacional, que também está interessado em um de 600 toneladas que será instalado sobre o dique. Pela diferença de custos e prazos obtidos no mercado internacional, ele pretende importá-lo de um fabricante chinês ao invés de comprá-lo no Brasil e para isso está pedindo isenção de imposto de importação alegando que não há fornecedor nacional. A Demag (Demag Cranes & Components Ltda) atendeu recentemente ao estaleiro Navship de Navegantes, Santa Catarina, com pontes para algumas oficinas. Também foi consultada por um novo estaleiro nacional a respeito de pontes rolantes e pórticos entre 10 e 150 toneladas. O grupo recebeu a visita de um representante comercial que forneceu valiosas informações sobre os equipamentos de transporte utilizados nas oficinas dos estaleiros nacionais. Equipamentos de solda
  37. 37. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 37 Três fornecedores de solda foram consultados, cada um com um foco num nicho de atuação: automação, processos e material (equipamentos e consumíveis). Outros dados sobre soldas foram obtidos na visita ao estaleiro Wilson, Sons, em Santos, realizada em 9 de março de 2007. O gerente de automação da Esab (ESAB S.A. Indústria e Comércio) forneceu diversos catálogos de equipamentos para solda automática, além de um software desenvolvido pela própria empresa para calcular rendimento e custos de solda. A Vetco (Vetco Gray Óleo e Gás Ltda), empresa que atua hoje principalmente no ramo offshore, tem como coordenador de produção o Sr. Vicente de Paula Ortega, um grande especialista em soldas forneceu importantes informações práticas sobre as tecnologias de solda mais utilizadas. Numa visita à sede da Lincoln (Lincoln Electric do Brasil), os membros do grupo conheceram o centro de treinamento da empresa e assistiram a uma demonstração dos principais equipamentos com aplicação na Construção Naval. Lá, tomaram conhecimento de um programa de desenvolvimento de materiais consumíveis para atender especialmente a área naval. Serviços de processamento de aço Durante os trabalhos, duas empresas que prestam serviços a estaleiros nacionais, Usimec e Móbile, foram entrevistadas devido à sua atuação de relevância estratégica e à possível aplicação de seus serviços em outros casos. A Usimec (Usiminas Mecânica) acaba de inaugurar uma unidade em Cubatão (SP) voltada principalmente ao atendimento das demandas de estaleiros. Hoje, já atende ao estaleiro Aker Promar, de Niterói, Rio de Janeiro. A Móbile (Móbile J. L. A. Saidel) é prestadora de serviços de processamento e pré- processamento de aço para o estaleiro Wilson, Sons, de Santos. Pela falta de espaço no estaleiro, todo o processamento de aço foi terceirizado para esta empresa que, atualmente, deixou de atender aos demais clientes pela alta demanda do estaleiro. 4.3. Principais aprendizados Estão relatados a seguir os principais aprendizados dessa série de entrevistas realizadas. O procedimento seguido pelo grupo foi, em geral, expor as conclusões obtidas das consultas
  38. 38. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 38 à bibliografia, catálogos de fabricantes e sites da internet aos entrevistados para que eles as comentassem com base na sua experiência de campo e detalhassem quais as condições necessárias para obter aqueles índices informados. Essa foi uma grande contribuição dos fornecedores, pois alguns itens como velocidades de solda, número de manutenções necessárias e outros, muitas vezes discrepantes entre si, dependem de uma série de fatores nem sempre claros nas referências da literatura. Convém ressaltar que alguns dos índices aqui apontados talvez não sejam os mais adequados para avaliar a produtividade de um determinado processo ou equipamento. Como exemplo, alguns fornecedores costumam tratar de produtividade de jateamento e pintura em toneladas por hora, apesar desse processo ser fortemente dependente da área trabalhada. O problema que surge é a discrepância entre esses índices quando se trata de volumes ou portes muito diferentes, como no caso de se comparar um processo de jateamento de blocos de um navio de apoio de menos de 6 mil toneladas e um navio petroleiro de 25.000 toneladas. Optou-se por manter os índices usuais dos fornecedores e fazer as considerações e ajustes necessários quando forem comparados processos de diferentes ordens de grandeza. 4.3.1. Jateamento e pintura Os principais aprendizados das visitas e contatos com fornecedores do ramo de pintura e jateamento estão descritos abaixo. A pintura é um dos processos mais críticos do estaleiro do ponto de vista ambiental. Exige tratamento de resíduos e filtragem do ar, além de ambiente climatizado com temperatura e umidade controladas. O processo de pintura utilizado na construção naval é do tipo airless, caracterizado por pressurizar a tinta para lançá-la até a superfície a ser pintada ao invés de usar ar comprimido como veículo. Dessa forma pode-se trabalhar com tintas mais viscosas, obter camadas mais grossas a cada demão e diminuir a perda com espalhamento pelo ar.
  39. 39. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 39 Figura 17: Exemplo de máquina de pintura adquirida pelo estaleiro Sermetal em 2004 As máquinas para pintura tipo airless suportam pressões de até 71:1. Uma máquina padrão para pintura manual custa de R$ 50.000 a R$ 260.000, dependendo do número de acessórios (pistolas, sistemas de aquecimento, sistema de alimentação da tinta, etc.). Geralmente, uma boa máquina requer manutenção após 4 a 5 mil horas de utilização. Figura 18: Máquinas de pintura airless em diversas configurações Uma máquina de pintura manual aplica de 17 a 23 litros de tinta por minuto, obtendo assim um rendimento de 15m²/h ou 500m² em dois turnos de 8 h, com 2 pistolas por máquina. Esses valores são característicos de um estaleiro para a pintura de blocos, tanques e superfícies em geral que sejam pintadas manualmente. Para a pintura automática de chapas, com vários bicos de aplicação, os valores são bem maiores. O tempo de cura da tinha, depois de misturada ao catalisador, varia de 15 segundos a 1 hora. As máquinas mais novas permitem que essa mistura aconteça cada vez mais tarde, próxima à pistola de aplicação, diminuindo perdas de tintas já misturadas que não são utilizadas a tempo e se solidificam nas mangueiras e recipientes de pintura. Além disso, a utilização dessas máquinas permite utilização de tintas com menor tempo de cura e, por conseqüência, menor tempo até a próxima demão.
  40. 40. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 40 Figura 19: Máquina tricomponente e unidade de preparação da tinta Antigamente, o jato de areia era o processo mais comum de jateamento. Devido aos sérios danos que causa à saúde dos operadores, chegando até a levar à morte em alguns casos, este processo foi proibido e substituído pelo jateamento com granalha de aço, que pode ainda ser recolhida e reutilizada enquanto sua granulação for adequada. A capacidade de recolhimento de granalha influencia diretamente, portanto, a velocidade do processo, o número de paradas e percentual de perda do material abrasivo. Existem sistemas de recolhimento de granalha com vários graus de automatização, sendo que a versão semi-automática consiste no recolhimento do abrasivo após o processo de jateamento através de um Bobcat e a versão totalmente automatizada que utiliza transportadores horizontais com fusos (rosca sem fim) que trabalham simultaneamente ao jateamento. A opção automática é muito cara devido às grandes dimensões das cabines de pintura nos estaleiros. A versão semi-automática é, portanto, a mais indicada. Tabela 8: Comparação entre os sistemas de recolhimento de granalha Sistema Vantagens Desvantagens Indicação Automático Recolhimento simultâneo à operação de jateamento Alto custo de aquisição Produtividade alta Semi-automático Baixo custo de aquisição Recolhimento apenas ao final do processo de jateamento Produtividade média a baixa A mão de obra associada ao processo de jateamento é composta por um funcionário para comandar o bico de jateamento e um assistente. Se a cabine tiver grandes dimensões é
  41. 41. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 41 possível que duas equipes trabalhem simultaneamente. A própria equipe faz o trabalho de recolhimento da granalha após o jateamento. Já no processo de pintura é mais fácil trabalhar com várias equipes num espaço menor, dependendo da capacidade instalada nas bombas. Cada equipe é formada por um pintor e um auxiliar. Além deles, deve haver um responsável pelo suprimento de tintas e pela sua mistura, caso não haja mecanismos de mistura automática. O sistema de exaustão é um componente importante no custo das cabines de jateamento e pintura. As principais opções de exaustão são os sistemas a seco, com filtros que garantem baixo nível de pó residual, e os sistemas a úmido, com lavagem do ar a água. O sistema de lavagem de gases a úmido atinge no máximo 100mg/m³ de pó residual e traz o problema da poluição da água, por isso não é aceito em vários países e estados brasileiros. Já o sistema a seco possui uma vida útil cinco vezes maior que a do sistema a úmido, chegando a 20 anos. Por outro lado, seu custo inicial é pelo menos três vezes superior ao sistema a úmido e requer a troca dos filtros periodicamente. Ele chega a níveis de até 2mg/m³ de pó residual, dependendo do elemento filtrante utilizado e da freqüência da manutenção. É o mais indicado para as atividades de pintura e jateamento em um estaleiro. LEGENDA: • Porta de serviço • Luminárias • Painel de comando • Transporte horizontal do abrasivo 5. Transporte vertical do abrasivo e Separador 6. Sistema de exaustão e Coletores de pó 7. Máquinas de jateamento / pintura 8. Câmara de trabalho Figura 20: Componentes de uma cabine de pintura manual
  42. 42. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 42 Uma cabine de jateamento de dimensões 27 x 15 x 12 metros tem capacidade para jatear entre 50 e 60 toneladas por dia. Ou seja, com o espaço disponível e o equipamento adequado, em um turno de 8 horas é possível fazer o tratamento de superfície de até 60 toneladas de blocos. Figura 21: Cabines de jateamento automático (e) e manual (d) Nas linhas de tratamento e pré-processamento das chapas, os processos de jateamento e pintura são muito mais automatizáveis e, portanto, suas produtividades variam de acordo com as necessidades impostas pela velocidade da linha. 4.3.2. Transporte As entrevistas sobre equipamentos de transporte focaram-se em pórticos e pontes rolantes porque estes componentes são comuns a várias oficinas do estaleiro e, por isso, havia necessidade de se conhecer em profundidade o funcionamento e os custos desses equipamentos. Em alguns casos pode ser interessante estudar a viabilidade de outros sistemas, tais como guindastes de lança para dique e cais de acabamento, guindastes sobre pneus para áreas externas e carros (trolleys) sobre pneus ou sobre trilhos para várias partes do estaleiro, dependendo do seu layout. Algumas das principais informações obtidas sobre estes equipamentos merecem ser mencionadas neste relatório, começando pela diferenciação entre pórticos e pontes rolantes. As pontes rolantes podem ser apoiadas sobre estruturas fixas em aço ou alvenaria. Os pórticos são semelhantes às pontes rolantes, porém possuem uma estrutura vertical em aço solidária à viga. Nas oficinas e áreas internas em geral, é mais comum o uso de pontes rolantes para melhor utilização do espaço; no caso das áreas externas, como pátios
  43. 43. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 43 de chapas, dique e oficinas descobertas, os pórticos são a melhor opção em custo e aproveitamento do espaço, pois só exigem trilhos no chão. Nas construções novas é usual preparar a estrutura para apoiar os trilhos. Nas construções já existentes, costuma-se adaptar estruturas em aço paralelas às paredes do prédio. Em ambos os casos, a estrutura apóia-se sobre trilhos que são, geralmente, trilhos ferroviários recondicionados. A estrutura para apoiar uma ponte rolante acresce cerca de 10% ao custo da construção em alvenaria. É razoável tolerar um desalinhamento de 5 milímetros num caminho de rolamento de 20 metros. Figura 22: Pórtico e ponte rolante Dependendo do vão e da capacidade desejada, pode-se exigir uma ou duas vigas. A figura a seguir ilustra pontes com uma e com duas vigas. Figura 23: Ponte rolante com viga simples (a) e viga dupla (b) Entre o trilho e a área de atuação do carro há um espaço entre 1,5 e 2 metros, impossibilitando o manejo de carga nessa área usando apenas a ponte. As pontes têm dispositivo de trava quando o peso supera sua capacidade nominal além de terem, por norma, capacidade 20% superior à nominal. Todo equipamento tem uma velocidade principal e uma micro-velocidade correspondente a 5% e 10% da velocidade principal.
  44. 44. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 44 O deslocamento do equipamento no sentido longitudinal da oficina é feito por carros que suportam as vigas da ponte rolante ou a estrutura do pórtico e que ficam apoiados sobre trilhos que são, geralmente, trilhos ferroviários recondicionados. No sentido transversal, o guindaste fica apoiado sobre um mecanismo móvel chamado “talha”, quando padronizado, ou “carro aberto”, quando objeto de projeto especial. Este último caso é motivado por um carregamento muito grande (acima de 80t) ou um fator de serviço excepcional. Alguns dados típicos para uma ponte rolante que opera dentro de uma oficina, com vão de 20 metros e capacidade de levantar até 80 toneladas, estão listados a seguir: A potência consumida pela talha é de 22 kW (35 c.v.) para 50 t; Velocidade de translação: 20 m/min (50 t) a 40 m/min (<10 t), chegando a 60 m/min; Velocidade de içamento: 2,4m/min (50 t) a 10m/min (<10 t); Caminho de rolamento – distância que pode ser percorrida pela ponte dentro da oficina: 10 a 500 m; Vida útil de 20 anos; O tipo de comando padrão é botoeira, pendurada por cabo próximo à região de alcance da ponte. Um controle remoto adiciona R$10mil ao custo, enquanto uma cabine implica em mais R$60mil. Além disso, a cabine exige um funcionário adicional auxiliando o operador, pois este fica isolado, longe da peça que está movimentando; Figura 24: Controle remoto e botoeira
  45. 45. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 45 Fator de serviço (Número de acionamentos/dia e elevação/capacidade) dependendo dos requisitos de operação. É um item de projeto. Os acessórios para manejo de cargas mais comuns para este equipamento são: Gancho para prender a carga com cabos. É versátil e permite girar a peça em 360º. Exige geometria favorável de arranjo de cargas, adaptação de mordentes, etc.; Eletroímã. Mais ágil, porém desconta até 3 t da capacidade líquida da ponte; Outros suportes específicos para tipos de carga. A manutenção exigida é mínima: uma inspeção de trilhos a cada 6 meses, alinhamento dos trilhos a cada 2 anos, troca de freios a cada 6 meses e troca das rodas a cada 10 anos. Além disso, há lubrificação das rodas, inspeção visual de cabos e da condição dos motores, etc. Um pórtico de 600 t custaria cerca de US$ 18 milhões se fosse padronizado, mas esta opção se restringe a alguns fabricantes mundiais. A fabricação nacional deste equipamento exigiria um projeto exclusivo e custaria cerca de US$ 25 milhões. Algumas características de pórticos de mesmas dimensões são: Velocidade máxima de içamento: 2 m/min; Velocidade máxima de translação com carga: 10 m/min; Velocidade máxima de translação sem carga: 30 m/min; Capacidade de carga de até 1000 t; Disponibilidade: 97% do tempo. Foi feito também um orçamento informal de uma ponte rolante de 250 t com guincho auxiliar de 20 t, vão de 20m, rádio-controlada. Seu custo ficaria em cerca de R$ 3 milhões, sem considerar a montagem, que varia entre 10% e 20% do total do equipamento de acordo com a localização e condições de instalação. O quadro-resumo abaixo contém algumas das informações obtidas das entrevistas com os fornecedores de pórticos e pontes rolantes.
  46. 46. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 46 Tabela 9: Quadro-resumo dos equipamentos de transporte Índice 50t, 20m x 20m 600t, 60m x 90m Comentários Velocidade de içamento (m/min) 2,4 2 Velocidade de translação (m/min) 40 10 Velocidade máxima com carga Caminho de rolamento 10 a 500m Até 500m Vida útil 20 anos 20 anos Número de operários 1 1* *1 controlador + auxiliares no chão Comando Botoeira Cabine Controle remoto + R$10mil Cabine + R$ 60mil Fator de serviço Até 97% <<100% Custo R$ 400mil US$ 18mi (padronizada) ou US$25mi Montagem acrescenta 10% a 20% do custo 4.3.3. Solda Um processo de soldagem é caracterizado por: Tecnologia: Mig/Mag, TIG, Eletrodo revestido, Arco Submerso, Arame Tubular; Automação: manual (soldador conduz a tocha), semi-automático (soldador comanda o processo, mas não conduz a tocha) e automático (robô); Posição da solda e tipo de chanfro; Experiência do soldador; Grau de exigência: número de inspeções por metro de solda. O grau de exigência na construção Naval é menor do que no ramo offshore. No Brasil não é costume que o soldador se encarregue de suprir o equipamento de insumos, por isso as equipes geralmente incluem um ajudante para prover os recursos ao soldador. Essa cultura pode ser mudada, pois no exterior a mão de obra está habituada a ter maior versatilidade, principalmente nos processos semi-automáticos, nos quais o soldador não conduz a tocha depois de programar o caminho de soldagem. A vantagem de se automatizar o processo de soldagem é a grande diferença de rendimento, já o processo é crítico para o operador, que fica exposto a altas temperatura e condições ambientais quase sempre desfavoráveis. Dessa forma, o tempo que ele
  47. 47. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 47 consegue operar sem interrupções é muito menor do que o tempo que uma máquina opera, mesmo que esta esteja exposta a condições ainda mais extremas. A automação de solda esbarra na dificuldade das restrições que ela impõe: os vãos soldados precisam ser uniformes (diferença menor que 3 mm), o que não é fácil com as dimensões das chapas usadas na construção naval. Para se ter uma idéia dos custos envolvidos, a IGM (www.igmusa.com) fornece um robô de solda que custa entre R$750 mil e R$800 mil. Esse valor é relativamente baixo, não inviabilizando assim o investimento. No caso da OSW (One Side Welding) é preciso impor uma pré-deformação à região soldada, pois o calor transmitido à chapa neste processo é muito grande. Especialmente na soldagem do tipo TIG, que exige correntes entre 400 e 600A e gera um grande aquecimento nas chapas. Além disso, existe a possibilidade de haver escoamento do material em fusão durante o OSW. Uma maneira de evitá-lo é usar “tajuntas”, anteparas de material cerâmico ou metálico presas do lado oposto à solda. No estaleiro Verolme, nos anos 80, era usada a “tajunta” de alumina. Hoje não se sabe se este artifício ainda é usado. Numa visita ao estaleiro Wilson, Sons foram obtidos alguns valores típicos para velocidades de solda MAG tubular, com ampla utilização nos estaleiros. Os principais índices seriam: Semi-automática: 1,2 m/min ou 72 m/h, considerando que o robô solda os dois lados (de um perfil, por exemplo) a 0,6 m/min. Dado da oficina de micro-painéis do estaleiro. Semi-automática na oficina de painéis planos: 0,35 m/min ou 21 m/h; Manual plana, da oficina de blocos: 7,5 m/h; Manual vertical, da oficina de blocos: 2,5 m/h. Convém ressaltar que esses valores são obtidos na solda de chapas finas, de até 12 milímetros, utilizadas nesse estaleiro. Para a solda de chapas mais grossas, de até 21 milímetros como as utilizadas na construção de petroleiros, estes valores são significativamente menores. 4.3.4. Automação da Linha de Painéis Duas empresas possibilitaram o contato com os fabricantes de linhas de painéis automáticas:
  48. 48. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 48 Kortechnik – representante da Messer, empresa alemã. Esab – representante da PEMA. Os contatos com estas empresas avançaram pouco até o momento. O que se pode extrair da literatura são algumas questões básicas sobre linhas de painéis. Por exemplo, alguns requisitos da linha: As chapas e perfis devem ser fornecidos limpos e pintados. A oficina capacitada a executar soldas de topo e de filete. As chapas são unidas e os perfis transversais e longitudinais posicionados. Os perfis deverão estar preparados para a soldagem. Os perfis de alma maior deverão ser fornecidos com os recortes para encaixe sobre os perfis de alma menor. A seqüência de atividades que ocorrem numa linha de painéis são as seguintes: Tabela 10: Atividades contidas numa linha de painéis N Operação Equipamentos 1 Receber as chapas tratadas Ponte rolante com eletro-imã 2 Cortar. (retilíneo) Oxi-corte, controlado por CNC 3 Preparar chanfros nas chapas Esmeril manual 4 Transportar para setor de solda Ponte rolante, gantry ou caminho de roletes. 5 Ajustar chapas para soldagem Dispositivos para posicionamento 6 Soldar as chapas (topo) Equipamento semi-automático 7 Inspecionar o cordão de solda Conforme o tipo de inspeção 8 Transportar para setor de perfis 1 Ponte rolante, gantry ou caminho de roletes 9 Posicionar o perfil menor Dispositivos para posicionamento 10 Pontear os perfis na chapa Equipamento de solda manual 11 Soldar os perfis na chapa Equipamento semi-automático 12 Inspecionar o cordão de solda Conforme o tipo de inspeção 13 Transportar para setor de perfis 2 Ponte rolante, gantry ou caminho de roletes 14 Posicionar os perfis maiores Dispositivos para posicionamento 15 Pontear os perfis na chapa Equipamento de solda manual 16 Soldar os perfis na chapa Equipamento semi-automático ou manual 17 Inspecionar o cordão de solda Conforme o tipo de inspeção 18 Verificar distorção no painel Gabarito 19 Identificar e expedir Ponte rolante e carro de transporte O layout da linha de painéis, o transporte ao longo da linha e os equipamentos envolvidos são bastante variáveis. Um exemplo dessa disposição pode ser vista nas figuras a seguir.
  49. 49. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Naval e Oceânica Av. Prof. Mello Moraes, 2231 – 05508-030 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5340/5441 – FAX: 55 11 3091 5717 49 Figura 25: Linha de painéis planos Figura 26: Linha de painéis curvos 4.3.5. Cálculo racional da velocidade de solda Para o cálculo dos lead-times de construção das partes do navio, fez-se necessária a obtenção das velocidades de solda para cada atividade, como soldas de perfis em chapas, entre chapas para formação de painéis, de painéis em blocos e entre blocos na edificação. Foi feito um cálculo racional para as velocidades de solda de cada tecnologia para cada tipo de chanfro. A tabela a seguir ilustra os principais índices de cada tecnologia de solda. Ela foi elaborada com base na bibliografia consultada e validada perante os fornecedores consultados, conforme descrito no item 0.

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