Controle de Engenharia de Processos e CEP

Capítulo 11- Controle de Engenharia de Processos e CEP

11-1 Monitoramento e regulagem de um processo

O controle estatístico de processos é um instrumento eficiente para reduzir a variabilidade pela capacidade de o gráfico de controle localizar causas atribuíveis, sendo essas removidas e assim melhorando o desempenho.

O CEP é um método que se baseia em uma compensação e regulagem do processo, em que alguma variável manipulável do processo é ajustada com o objetivo de manter no alvo a saída do processo ou equivalentemente, minimizar a variabilidade da saída em torno desse alvo. Esses esquemas de compensação ou regulagem de processo são largamente conhecidos como controle de processos (CEnP).

O CEP é sempre aplicado em uma situação em que haja possibilidade de trazer o processo para uma condição de controle estatístico, sendo esse uma observação aleatória estável em torno do alvo do processo. Na utilização do CEP entendes que o processo não necessitará de ajustes contínuos. O processo pode apresentar uma tendência de flutuar ou oscilar para longe do alvo, podendo ocorrer devido a fenômenos como variação contínua nos matérias de entrada ou efeito de temperatura, entre outros.

O CEP em geral é parte de uma arremetida estratégica da organização em direção à melhoria de qualidade, e é uma atividade de cima para baixo, dirigida pela gerência e de alta visibilidade, com ênfase em pessoas, métodos e procedimentos. Já o CEnP é mais tático por sua natureza, com sua origem na organização de engenharia de processos, e seu enfoque principal é sobre o processo. O arcabouço estatístico do CEP é análogo ao do teste de hipóteses, ao passo que o arcabouço estatístico do CEnP é o de estimação de parâmetros(estima a perturbação que existe no sistema desviando o processo do alvo, e fazendo então um ajustamento para o cancelar seu efeito). Ambos compartilham é um objetivo comum, a redução da variabilidade. O CEnP supõe a existência de um modelo dinâmico específico que ligue a entrada e a saída do processo. Aplicando o CEP em uma forma específica, essas causas atribuíveis podem ser detectadas e o processo combinado CEnP/CEP será mais eficiente do que o CEnP isoladamente.

11-2 Controle de um processo por ajuste de retroação

11-2.1 Um esquema simples de ajustamento: Controle Integral

A característica de interesse da saída do processo no instante t é yt, e é desejado manter yt tão próximo quanto possível de um alvo T. Existe uma variável manipulável x, e uma alteração em x produzirá todo seu efeito sobre y dentro de um período. O g é uma constante chamada de ganho do processo sendo um coeficiente de regressão; logo,

yt+1 –T= gxt

Se não se faz qualquer ajustamento, o processo se afasta do alvo de acordo com a equação abaixo. Onde Nt+1 é uma perturbação, sendo exigido porque a saída não-controlada usualmente é autocorrelacionda.

yt+1 – T = Nt+1

Supondo que a perturbação possa ser prevista adequadamente utilizando MMEP: onde et = Nt – Ňt é o erro de predição no período de tempo t e 0˂ λ ≤ 1 é um fator de ponderação.

Ňt+1 =Ňt +λ(Nt – Ňt)

=Ň+λet

No instante de t+1, o desvio da saída em relação ao alvo dependerá da perturbação no período t+1 mais nível xt no qual fixamos a variável manipulável no período t, ou seja, o ponto de fixação no período t. Podemos predizer Nt+1 por Ňt+1. Obtemos:

yt+1 – T= et+1 + Ňt+1 + gxt

Onde: et+1= Nt+1 - Ňt+1.

O ajuste efetivo na variável manipulável no instante t é:

xt – xt+1 = (-1/g)( Ňt+1 - Ňt) ou xt – xt-1 = (-λ/g) et

O ponto de fixação efetivo para a variável manipulável, ao fim do período t, é simplesmente a soma de todos os ajustes até o tempo t. Logo:

xt= - λ/g Σ ej

Este tipo de esquema de ajuste de processo é chamado controle integral. É um simples esquema de controle de retroação que fixa o nível de variável manipulável em um valor igual a uma soma ponderada de todos os desvios do processo, corrente e prévios, em relação ao alvo.

11-2.2 O gráfico de ajustamento

O esquema de ajuste de retroação baseado no controle integral pode ser implementado de modo que os ajustes se façam automaticamente. Quando o ajuste de CEnP ou de retroação é implementado desta forma, costuma chamar-se controle automático de processo ou CAP.

Outro modo de ajuste é o manualmente. O pessoal da operação observa rotineiramente o desvio corrente da saída em relação ao alvo, calcula a quantidade de ajuste a ser aplicada usando a equação xt – xt-1 = (-λ/g) et e, então, traz xt para o seu novo ponto de fixação. Quando os ajustes são feitos manualmente pelo pessoal da operação uma variável chamada gráfico de ajustamento manual, é muito útil.

No gráfico de ajustamento manual possui uma segunda escala, chamada escala de ajustamento, no eixo vertical. A divisão na escala de ajustamento é feitas de modo que uma unidade de ajustamento seja exatamente igual a seis unidades na escala de peso molecular. Os valores do peso molecular abaixo do alvo de 2000 são positivos. A razão é que a equação específica de ajustamento utilizada é:

xt – xt-1 = -1/6 (yt - 2000)

Ou seja, uma variação de seis unidades no peso molecular a contar de seu alvo de 2000 corresponde a uma variação de uma unidade na taxa de alimentação do catalisador. Além disso, se o peso molecular está acima do alvo, a taxa de alimentação do catalisador deve ser reduzida, a fim de levar o peso molecular em direção ao valor-alvo, enquanto que, se o peso molecular está abaixo do alvo, a taxa de alimentação do catalisador deve ser aumentada, a fim de levar o peso molecular em direção ao valor-alvo.

11-2.3 Variações do gráfico de ajustamento

É preciso fazer um ajuste no processo após cada observação. Pois podem surgir situações em que se deva levar em conta o custo ou a conveniência de um ajuste, para que não seja necessário interromper um determinado processo para a realização de ajustamento. Consequentemente, pode ser de interesse fazer alguma modificação no procedimento