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Controle de peso

Princípios do controle de peso – elaboração de um programa eficaz

www.mt.com/Garvens

GARVENS Checkweighing

Princípios de controle de peso Elaboração de um programa eficaz

Índice

Página Introdução

Seleção do sistema de verificação Capítulo 1 – Introdução ao controle de peso

Capítulo 2 – Principais características do projeto

Capítulo 3 – Princípios de controle de peso e do SPC

Capítulo 4 – Fatores que afetam a precisão

Capítulo 5 – Projeto e aplicações do sistema

Construíndo de um programa eficaz Capítulo 6 – Razões para controle de peso

Capítulo 7 – Elaboração de um programa eficaz

Capítulo 8 – Metas e requisitos operacionais

Capítulo 9 – Regulamentações e diretrizes metrológicas

Capítulo 10 – Instalação e verificação de desempenho

Capítulo 11 – Limites de configuração

Capítulo 12 – Maior eficiência

Capítulo 13 – Sustentação de desempenho com a OEE

Capítulo 14 – Glossário

Introdução

Introdução A necessidade de controladoras de peso nas indústrias de alimentos, farmacêutica, cosméticos, bebidas e transporte/ logística é reconhecida pela maioria dos fabricantes e processadores como elemento chave para um regime de controle de qualidade eficaz. As controladoras de peso são instrumentos em um mercado cada vez mais competitivo para atender os clientes nas constantes modificações, em conformidade com os padrões e regulamentações de pesos e medidas. A instalação de uma controladora de peso não assegura que um produto adequado será produzido, a menos que seja executado como parte de um programa geral de controle de peso que contenha metas específicas, resultados antecipados e métricas de medições bem definidas. Este guia foi elaborado para auxiliar os fabricantes na configuração de um programa desse gênero. Um programa eficaz de controle de peso pode proporcionar proteção contra falhas e recalls, ajudar a manter a conformidade com diretrizes do órgão local de Pesos e Medidas e reduzir os custos operacionais gerais. O programa também pode oferecer suporte à capacidade de provar que precauções razoáveis e a devida diligência foram aplicados no processo de fabricação no caso de um processo judicial ou auditoria. Os requisitos e os benefícios da implantação de um programa são resumidos no diagrama abaixo.

Entradas externas Cliente/consórcio do setor

Padrões daindústria

Autoridades reguladoras

Consórcios de varejo ex. FDA, IFS Códigos de varejista Códigos de marca do consumidor

Padrão da indústria ex. ISO 9001 Padrões da indústria, ex. ISO 22000 GMP, HACCP

Legislação de segurança alimentar NIST, USDA, FDA, FPVO, EU-MID Várias certificações

Seleção do sistema de controle de peso

1. 2. 3. 4. 5.

Introdução ao controle de peso Principais características de projeto Princípios de controle de peso e SPC Fatores que afetam a precisão Projeto e aplicações do sistema

Construíndo de um programa eficaz

6. Razões para controle de peso 7. Elaboração de um programa eficaz 8. Metas e requisitos operacionais 9. Regulamentações e diretrizes metrológicas 10. Instalação e verificação de desempenho 11. Limites de configuração 12. Maior eficiência 13. Desempenho sustentável com OEE

Benefícios para o cliente Precauções razoáveis Devida diligência

Maior Eficiência e Produtividade da Linha

Redução de custo de falhas e distribuição de produto

Proteção contra recall/reclamações do produto Confiança do varejista

Proteção da marca

Manutenção do status de certificação Manutenção do status aprovado pelo fornecedor

Esse guia serve como uma referência definitiva para o setor de embalagem, apresentando todos os aspectos do controle de peso desde os princípios básicos até a implementação de um programa abrangente. A primeira parte deste guia “Seleção do sistema de controle de peso” cobre todos os aspectos do projeto e da funcionalidade da controladora de peso. A parte dois é chamada de “Elaboração de um programa eficaz” que orienta os planejadores do processo e projetistas de fábrica em todo o processo de configuração e administração do programa. Esta seção termina com uma importante discussão sobre como sustentar o programa por um longo período de tempo. Os símbolos seguintes são usados em todo este guia para obter atenção para um determinado ponto de interesse.

Símbolo

Descrição Advertência – Uma prática operacional que poderia resultar em operação ou uso incorretos da controladora de peso. Melhores práticas – Uma prática operacional que é considerada como melhores práticas no momento da publicação. Registro – Destaca os registros pertinentes que poderiam ser gerados e mantidos para demonstrar a operação eficaz da controladora de peso.

1. Introdução ao controle de peso

Capítulo 1 Introdução ao controle de peso Para tomar decisões estando informado sobre o sistema de controle de peso, é importante entender os princípios de operação. Este capítulo foi elaborado para fornecer uma visão geral básica que será ampliada ao longo dos capítulos subsequentes para entender a tecnologia de controle de peso, os recursos dos equipamento e seu desempenho.

1.1

Controle de qualidade

As controladores de peso são usadas como parte dos programas de controle de qualidade e para fornecer proteção para o fabricante e o consumidor: ▪▪ Os fabricantes têm a garantia de que estão oferecendo produtos em total conformidade com as regulamentações nacionais e com a quantidade de ingredientes correta ou peças e que estão aproveitando ao máximo suas matérias primas. ▪▪ Os consumidores, por sua vez, têm a garantia de que estão recebendo um produto de alta qualidade cuja presença de ingredientes ou peças especificados na etiqueta foi verificada. O uso das controladoras de peso constrói uma relação de confiança entre fabricantes e consumidores assegurando o cumprimento de rígidos padrões de qualidade em todo o ciclo de produção. Por definição, uma controladora de peso é um sistema que pesa itens à medida que eles passam por uma linha de produção, classifica-os por zonas de peso predefinidas e depois separa ou rejeita esses itens com base em sua classificação. As controladoras de peso pesam 100% dos itens em uma linha de produção e fornecem uma visão geral de todos os dados da produção como contagens de produção, monitoração de lotes, pesos totais, pesos adequados e pesos rejeitados.

“De forma simplificada, a controladora de peso pesa, classifica e separa os itens por peso” 4

Além disso, as controladoras de peso são usadas para aumentar a qualidade do produto e otimizar os processos visando manter os custos sob controle, eliminar o desperdício e, portanto, aumentar os lucros. Os fabricantes podem usar os dados e as medidas gerados pelas controladoras de peso para assegurar que o excesso de peso seja reduzido mantendo os custos de produção nos níveis desejados. 1.1.1 Usos típicos de uma controladora de peso As controladoras de peso são usadas em inúmeras aplicações, entre elas: ▪▪ Verificar se há pacotes acima e/ou abaixo do peso ▪▪ Garantir conformidade com as leis de conteúdo líquido para produtos pré-embalados ▪▪ Procurar componentes ausentes em uma embalagem, incluindo etiquetas, instruções, tampas, folhetos ou produtos ▪▪ Verificar a contagem por peso vendo se há alguma caixa, garrafa, sacola ou lata faltando em uma embalagem ▪▪ Comparar as misturas de pacotes com limites de pesos para manter uma relação sólido-líquido dentro dos padrões estabelecidos ▪▪ Reduzir a distribuição gratuita de produtos usando os totais das controladoras de peso para determinar ajustes nas enchedoras ▪▪ Classificar produtos em zonas de peso para classificar ou dividir em porções ▪▪ Garantir a conformidade do produto com especificações de clientes, associações ou agências ▪▪ Peso líquido puro com sistemas de tara/peso bruto

▪▪ Pesagem antes e depois de um processo para verificar o desempenho no processo ▪▪ Atender aos padrões de USDA, FDA, OIML, FPVO e outros padrões de relatório ▪▪ Medir e reportar a eficiência da linha de produção 1.1.2 Usos típicos de uma controladora de peso A tecnologia de hoje torna as controladoras de peso mais confiáveis e precisas do que nunca. As informações que uma equipe de qualidade coletaria manualmente agora pode ser coletada em uma fração do tempo pela controladora de peso. Exemplo: Considere uma linha com uma produtividade de 100 pacotes por minuto. Se você fizer uma amostragem de 15 pacotes por hora, a que percentual da produção total essa amostra corresponderia? Em 60 minutos, 60 x 100 = 6000 pacotes passam pela linha. 15 pacotes representam apenas 15/6000 = 0,25%. Com uma amostragem tão pequena, a significância estatística é mínima e mais de 99,75% dos produtos não são inspecionados; Uma controladora de peso pesa automaticamente 100% de todos os pacotes na linha e pode reagir imediatamente se perceber uma tendência ou problema negativo. O principal valor do controle de peso é atingir uma “amostragem de 100%” comparada com uma amostragem aleatória fora da linha. Os usos estatísticos de uma controladora de peso incluem: ▪▪ Analisar a produção por zona de peso ou classificação ▪▪ Usar três ou mais zonas para obter informações detalhadas sobre peso de enchimento ▪▪ Monitorar a eficiência geral da produção na contagem total e no peso total (Figura 1.1) ▪▪ Monitorar a eficiência geral da velocidade de produção (pacotes por minuto) ▪▪ Monitorar o desvio padrão para alertar o operador ou a enchedora de uma condição ou tendência de sair dos limites de tolerâncias

▪▪ Fazer manutenção das impressões de produção como uma gravação de padrões para órgãos de gerenciamento e reguladores ▪▪ Analisar o desempenho das enchedoras de cabeça única e de múltiplas cabeças ▪▪ Imprimir ou acumular pesos individuais da produção ou totais por um dia, turno, hora, lote ou coletar e imprimir uma produção ▪▪ Monitorar pesos a curto prazo, a longo prazo e individuais e o desempenho da enchedora através de estatísticas ▪▪ Fornecer gráficos de Controle de Processo Estatístico (SPC) para ajustes de processo e feedback manual ▪▪ Fornecer ao SPC controle de loop fechado, feedback e ajustes automáticos do processo ▪▪ Vincular dados da linha de embalagem ao controle dos equipamentos e aos sistemas de informações ▪▪ Fazer interface com sistemas corporativos, Controladores Lógicos Programáveis (PLC) e sistemas SCADA para vincular o controle de peso ao processo de produção, incluindo o controle de peso através de um dispositivo remoto ▪▪ Reduzir a mão-de-obra do controle de qualidade ▪▪ Fonte de informações importantes para departamentos de controle de qualidade

A maior vantagem do controle de peso é permitir uma “inspeção 100%” 1.1.3 Inspeção As controladoras de peso são usadas para fins adicionais de inspeção, além dos especificados acima. A controladora de peso está se tornando uma estação de controle de qualidade e também se integra a outros dispositivos de inspeção automatizados para verificar se há: ▪▪ Abas abertas em uma caixa ou embalagem ▪▪ Tampas faltando ▪▪ Etiquetas com códigos de barra e etiquetas RFID ▪▪ Orientação de pacotes e detecção de produtos tortos ▪▪ Informações impressas no pacote como número de lote ou data de validade ▪▪ Contaminantes como metais, pedras ou vidro ▪▪ Rastreabilidade e serialização

Figura 1.1: Monitorar os dados da produção

A integração de outros dispositivos de inspeção como câmeras, scanners, sistemas de marcação, sensores, detectores de metais e dispositivos de raio X transforma a controladora de peso em uma solução de inspeção de produtos de alto desempenho. Os principais benefícios de combinar esses outros dispositivos podem incluir a consolidação de 5

1. Introdução ao controle de peso

várias interfaces de usuário em uma única para simplificar o treinamento de operadores, e reduzir o tempo necessário para configurar o pacote e as trocas de linha. A maior consolidação das várias tecnologias de inspeção em uma única plataforma de tratamento de produtos pode ser otimizada para economizar um espaço valioso na produção. Finalmente, os produtos rejeitados podem ser colocados em quarentena em uma área para gerenciamento conveniente e livre de erros dos produtos fora da conformidade. 1.2

Proteção do consumidor

As empresas de empacotamento e processamento, em geral, referem-se à controladora de peso como o “policial” da linha de embalagem inserido no local para proteger os consumidores. Nesta função, ele é o centro do controle de pesos em uma linha de produção assegurando que pacotes com pesos inferior ou superior inaceitáveis nunca cheguem até o consumidor. As leis e regulamentações do conteúdo líquido variam de um país para outro. Por exemplo, no Departamento de Comércio dos Estados Unidos, o Manual 133 do NIST (Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia1) sobre produtos pré-embalados define as leis específicas sobre conteúdo líquido em pacotes para processadores, atacadistas e varejistas. Ele especifica o número permitido de pacotes com peso inferior, assim como o peso permitido nos pacotes com peso inferior, mas sem exceder a Variação Máxima Permitida (MAV). Para itens pré-embalados comumente pesados por controladoras de peso, o valor MAV varia conforme o peso na etiqueta do pacote. Como outro exemplo, o padrão OIML2 R87 (Organização Internacional de Metrologia Legal) que é adotado pela maioria dos países europeus e por muitos outros países em todo o mundo define deficiências toleráreis no conteúdo real para produtos pré-embalados. As autoridades dos institutos nacionais de pesos e medidas regulam e aplicam as leis locais de conteúdo líquido em vigor no restante do país. A ação oficial resultante da verificação do pacote pode assumir a forma de uma recomendação verbal, instruções, advertência ou processo jurídico.

1.2.1 Regulamentações sobre conteúdo líquido Como discutido na seção anterior, as regulamentações específicas de Pesos e Medidas variam de país para país. Em geral, a não conformidade com o padrão regulatório pode ser percebida por: ▪▪ Um ou mais pacotes com erros de quantidades excessivamente inferiores (peso inferior) ▪▪ Um erro de peso médio para menos (peso inferior) em todo o lote de pacotes ▪▪ Erros significativos nos cálculos de preço de vendas de um ou mais pacotes (para etiquetas de preço de peso) 1.2.2 Ação judicial contra organizações fora de conformidade As ações judiciais decorrentes de uma violação podem assumir várias formas, dependendo da jurisdição. ▪▪ Ordens de “Venda interrompida” ou “retirada de venda”, que normalmente significam que o lote não pode ser oferecido para venda até ser oficialmente liderado. ▪▪ Ordens de re-pesagem ou re-fabricação, o que significa que um lote inteiro não pode ser oferecido para venda até o conteúdo ou a etiqueta terem sido corrigidos. ▪▪ Processo, em que o inspetor compra ou confisca amostras como evidência de violação. Implantação de um programa eficaz de controle de peso, incluindo integração ativa para um controle de peso contínuo pode minimizar o risco de não conformidade, eliminando a possibilidade de complicações jurídicas e queixas do consumidor sobre pacotes com pesos inferiores. Sistemas de controle bem projetados e mantidos também protegem o fabricante reduzindo os custos decorrentes da distribuição gratuita dos produtos através do ajuste do peso médio de enchimento do produto com base em um feedback ativo do processo de enchimento, em conformidade com os padrões regulatórios. 1.3

Que tipo de itens as controladoras de peso costumam pesar?

Uma conversa entre o inspetor local de Pesos e Medidas e a pessoa responsável pela conformidade regulatória da embalagem na operação é extremamente importante para assegurar a conformidade geral com as leis e regulamentações. Também pode ser aconselhável fazer uma consulta ao inspetor local para ajudar a identificar inconsistências nos padrões de pesagem, precisão ou variações.

Uma controladora de peso pode ser usada para pesar praticamente qualquer item em uma linha de produção variando em peso de menos de um grama até várias centenas de quilos. Abaixo temos alguns exemplos de itens que as empresas pesam nas controladoras de peso:

1 http://ts.nist.gov/WeightsAndMeasures/upload/Complete-HB13305-Z-2.doc 2 http://www.oiml.org/publications/R/R087-e04.pdf

▪▪ Produtos de alimentos pré-embalados como latas, vidros, produtos embalados, bandeja e outras embalagens de alimentos

▪▪ Produtos de alimentos crus ou não embalados antes do processo de embalagem

▪▪ Caixas, pacotes ou tubos de produtos para determinar se há papéis, componentes, instruções ou outros itens faltando ▪▪ Contagem de conteúdo baseada no peso de garrafas, sacos, peças embaladas, caixas de pilhas, fraldas ou garrafas de bebidas em caixa ▪▪ Controle de volume ou densidade de uma mistura, como pão, iogurte ou produtos voláteis como cargas de airbag ▪▪ Pesagem de itens com pesos variados para referência ou cobrança futuras para um serviço de depósito ou fornecimento ▪▪ Verificação para folhetos ou instruções faltando, pacotes de bolhas de produtos ou comprimidos e pílulas únicos 1.4

Onde uma controladora de peso seria usada?

Normalmente, as controladoras de peso são usadas em quatro áreas de produção. Na indústria, as controladoras de peso costumam ser usadas para a verificação da integridade dos produtos e para determinar se os produtos estão dentro dos limites de tolerâncias de manufatura e qualidade. Por exemplo, na indústria de fundição de metais, o controle de peso costuma ser usado para determinar se a moldagem tem algum vácuo. Em uma linha de produção de rolamentos, as controladoras de peso costumam ser usadas para determinar se todas as bolas de metal estão presentes. As controladoras de peso também são utilizadas para inspecionar a matéria prima e garantir que ela seja do tamanho correto, usando o peso como parâmetro para dar continuidade ao processamento. A Figura 1.2 mostra quatro áreas distintas em que as controladoras de peso costumam ser usadas em uma operação de manufatura. 1. As controladoras de peso podem ser usadas antes da linha de embalagem, como na manipulação de mas1. Pré-embalagem/divisão em porções

2. Embalagem principal

sa crua, para congelar e embalar. Nessa aplicação, a controladora de peso também enviaria um sinal de feedback para o divisor ou formador para manter a consistência e reduzir a distribuição gratuita do produto. 2. As controladoras de peso são usadas no principal processo de embalagem. Podem ser tubos de controle de peso em produtos de cuidados pessoais antes da encaixotadora para ajuda a manter uma enchedora afinada e evitar que produtos fora de conformidade atinjam a próxima etapa do processo. O controle de peso antes do processo de embalagem secundário elimina o retrabalho e o desperdício onerosos quando o produto fora de conformidade é combinado com outros componentes ou materiais de embalagem. 3. O processo de embalagem secundário combina vários componentes em um único pacote. Isso incluiria kits de alimentação prontos para servir para assegurar que todos os componentes tenham sido incluídos no pacote. Outro exemplo é quando uma controladora de peso é colocada na saída da alimentação da encaixotadora e garante que o alimentador colocou as instruções de dosagem na caixa. 4. As balanças de caixas são outro tipo de controladora de peso e costumam ficar posicionadas após o embalador. As controladoras de peso determinam se a caixa contém o número correto de pacotes, assegurando que não sejam enviadas menos produto na caixa. Além disso, eles também podem transmitir os dados de peso da caixa em um sistema de manifestação para fins de transporte. Esse tipo de controladora de peso também é usado para sacos grandes a granel como sacos de 25 kg de ração para cachorros, sacos de farinha ou sacos de produtos químicos para controle do peso líquido. São inúmeras as aplicações para as controladoras de peso. Elas não são usadas apenas como a controladora de pesos “policial” mencionado acima, mas fornece pesos que podem ajudar a oferecer alta qualidade consistentemente, reduzir desperdício e aumentar os lucros. 3. Embalagem secundária

4. Caixa e massa

Percurso Figura 1.2: Uso da controladora de peso em operações de fabricação

1. Introdução ao controle de peso

1.5

Qual é a diferença entre uma controladora de peso estático e outra dinâmica?

A principal diferença entre uma balança estática usada para pesagem e uma controladora dinâmica é que as balanças estáticas medem o peso dos objetos que ficam em pé enquanto a controladora de pesos automaticamente pesa objetos (produtos) em movimento. Isso promove um resultado tradicional onde as balanças estáticas são usadas para verificação de amostras sempre que controladoras de peso dinâmicas verificam 100% dos produtos produzidos. Além disso, as balanças estáticas usadas para controle de peso têm operação manual, o que exige que uma pessoa pegue o produto, pese, registre o resultado e remova o produto para a próxima pesagem. A pesagem dinâmica é um processo automático que normalmente é executado sem intervenção manual ou um operador dedicado. Existem controladoras de peso dinâmicas que podem ser usadas para medições estáticas do peso em uma linha de produção contínua. Normalmente usado onde é necessário obter no ambiente de produção uma precisão extrema semelhante à exigida em laboratórios, esse tipo de controladora de peso tem normalmente uma ação giratória progressiva ou um modo de operação iniciar/parar, onde o produto permanece estacionário pelo breve período de tempo em que está sendo pesado. Normalmente chamados de controladora de peso dinâmica de movimento intermitente, esses sistemas não devem ser confundidos com as controladoras de peso híbridos que descreveremos posteriormente. Observação: Este guia foca nas controladoras de peso dinâmicas como descrito no Capítulo 2. As balanças estáticas usadas para controle de peso e as controladoras de peso dinâmicas trabalham juntas quando usadas nas linhas de produção para controle de qualidade e conformidade com Pesos e Medidas. Os dois sistemas são usados para amostragem dos pesos: a balança estatística para amostragem de um percentual de pesos de produtos e a controladora de peso dinâmica para uma amostragem de 100% dos produtos. Em muitos países, é obrigatório usar balanças estáticas na amostragem de produtos para concluir relatórios de verificação de conteúdo líquido e peso de tara dos pacotes para os órgãos de Pesos e Medidas. Os requisitos de aplicativos e processos em combinação com fatores financeiros e econômicos normalmente ditam que sistema deve ser usado em uma linha de produção. Os principais fatores de aplicação, processo e econômicos que precisam ser considerados estão relacionados na próxima coluna. Essa lista também forma a base de uma diferença mais detalhadas entre usar controladoras de peso

dinâmicas e estáticas nas linhas de produção: ▪▪ Custo do investimento inicial ▪▪ Custos operacionais ▪▪ Produtividade da linha de produção ▪▪ Eficiência e custos da mão-de-obra ▪▪ Características do produto ▪▪ Segurança do produto ▪▪ Potencial de flutuação de peso do produto ▪▪ Leis e regulamentações locais que regem as taxas de amostragem ▪▪ Normas de segurança no trabalho ▪▪ Requisitos do cliente Para cada um desses pontos, existem argumentos convincentes ao consideramos que sistema usar. É fácil perceber que há muitas diferenças e cada uma delas tem vantagens e desvantagens quando observamos requisitos específicos da linha de produção. Algumas vezes, sistemas de componentes ou híbridos são oferecidos como alternativa a uma controladora de peso dinâmica. Esses sistemas usam uma balança estática, um indicador de média com uma taxa de atualização rápida, um sensor fotoelétrico e um transportador. Embora esse tipo de sistema possa atender a um objetivo imediato, a maioria das balanças estáticas não foi projetada para pesagem em movimento, exatamente como as controladoras de peso mais dinâmicas não foram projetadas para fornecer o mesmo desempenho que uma balança estática. A vibração constante e a carga dinâmica de uma embalagem movida para a balança faz a célula de carga oscilar violentamente. Esse movimento pode provocar resultados de pesagem imprecisos e não-repetitíveis, e também levar à deterioração da célula de carga e de outros componentes ativos da balança que não tenham sido projetados para suportar o rigor dos processos em movimento. Na maioria dos ambientes de produção, tanto as balanças estáticas como as controladoras de peso dinâmicas são usadas. As balanças estáticas costumam ser usadas para determinar os pesos de meta para controladoras dinâmicas e executar testes de amostragem para relatórios de peso líquido e peso de tara para conformidade com os órgãos de Pesos e Medidas. Normalmente, os resultados absolutos de pesagem produzidos por uma balança estática de boa qualidade para um pacote único serão mais repetitíveis e terá um desvio padrão menor do que o de uma controladora de pesos dinâmica. Os motivos são explicados em detalhes no Capítulo 3.

Observações

2. Principais características de projeto

Capítulo 2 Principais características de projeto Em caso de falha na controladora de pesos, um fabricante deve interromper a produção até a visita do engenheiro de manutenção poder ser agendada ou continua a executar a linha de produção correndo o risco de produtos com peso inferior ou superior não serem detectados? As chances de enfrentar esse dilema podem ser consideravelmente reduzidas selecionando-se o sistema de controle de pesos mais confiável do mercado. Este capítulo fornece informações valiosas sobre algumas das principais considerações ao selecionar um sistema de controle de peso. Selecionar um sistema de controle de peso confiável é fundamental para minimizar ou eliminar a incidência de produtos acima ou abaixo do peso. Apesar da ampla utilização de controladoras de peso, temos poucas diretrizes disponíveis para ajudar os usuários a avaliar uma controladora de peso ou comparar a capacidade de diferentes marcas. O objetivo deste capítulo é fornecer uma orientação prática sobre características de projeto que possam realmente fazer a diferença, considerando os fatores mais importantes para usuários com experiência de longo prazo na execução de programas eficazes de controle de peso. Uma pesagem precisa constante, flexibilidade na configuração para troca de produtos e rejeições confiáveis são os fatores chaves que farão a diferença na implantação de um programa de controle de peso bem-sucedido. Controladoras de peso podem ser frustrantes para o pessoal de produção quando parecem operar de forma inconsistente e imprecisa. Eles rapidamente perdem a confiança em um sistema de controle de peso que rejeita produtos que posteriormente provam estar dentro dos padrões ou que exija constante atenção para o padrão de precisão ser mantido. 2.1

Projeto mecânico da controladora de peso

Normalmente, o sistema físico de controle de peso engloba uma seção de entrada, seção de pesagem, seção de saída com dispositivos de rejeição e terminal de pesagem com interface de usuário (Figura 2.1). As controladoras de peso e seus componentes variam bastante dependendo de como são usadas, os itens que estão sendo pesados e o ambiente onde eles estão.

Terminal para pesagem

Produto Transportador de entrada

Transportador de pesagem

Dispositivo de rejeição Transportador de saída

Célula de pesagem

Figura 2.1: Diagrama padrão da controladora de peso

2.1.1 Proteção ambiental A seleção da controladora de peso deverá ser adequada aos requisitos de higiene do produto e ao ambiente em que ele operará. Para produtos perecíveis e sensíveis, a controladora de peso deverá ter uma estrutura que suporte condições adversas, em rotinas de limpeza e esterilização. Para produtores de carne, frango ou produtos semelhantes, a capacidade de uma controladora de peso suportar uma lavagem pesada e frequente é fundamental. O reparo de uma controladora de peso que tem uma fraca proteção contra entrada de água é caro e demorado, e pode exigir

um tempo de indisponibilidade considerável na produção. O desempenho no sistema deverá refletir as especificações fornecidas durante a compra. Por exemplo, a máquina deverá permanecer inalterada quando o equipamento estiver situado em áreas sujeitas à água ou vapor se essas condições estiverem presentes. Por outro lado, se o ambiente for empoeirado com a possibilidade de acúmulo de material estranho, a máquina deverá ser capaz de manter o desempenho desejado. O sistema de controle de peso é usado em muitas aplicações em ambientes perigosos ou explosivos (ex. moinho de farinha). Para essas aplicações, é importante que o projeto e a construção da controladora de peso sejam certificados de forma independente por um corpo reconhecido e credenciado, e que o fornecedor da controladora de peso seja aprovado para fabricar e vender esses sistemas. Para mais informações sobre ambientes explosivos, consulte o Capítulo 5. 2.1.2 Resistência a balanço, estabilidade e vibração Movimentos bem pequenos em uma construção mecânica (ex. expansão devido à temperatura, choque mecânico, vibração, etc.) durante a operação podem provocar desequilíbrio na célula de pesagem que pode fazer com que a controladora de peso rejeite produtos dentro dos padrões aceitáveis. Isso é uma situação indesejável; portanto, o projeto e a construção mecânicos são tão importantes quanto o projeto eletrônico na prevenção e na compensação desses movimentos. 2.2

Projeto de sistema do transportador

O projeto do sistema transportador que transporta o produto pela controladora de peso deverá atender a determinados critérios rigorosos para não interferir nos resultados da pesagem. O transportador de uma controladora de pesos com suas seções e zonas de transferência diferentes é bem mais do que um transportador modificado. O projeto do transportador, que inclui zonas de transferência, dispositivos de rejeição e opções adicionais, terá um grande impacto na eficácia do programa geral de controle de pesagem. A menos que precauções especiais e técnicas de projeto sejam incorporadas, o acúmulo de eletricidade estática pode influenciar a controladora de peso, causando interferência e reduzindo a precisão. Estruturas totalmente soldadas, rodízios e polias bem equilibrados, estruturas cruzadas isoladas e montagem de

célula de pesagem são essenciais para obter o mais elevado desempenho confiável. Os materiais da correia do transportador devem ser fabricados em um padrão extremamente elevado com juntas adequadas. Métodos eficazes de transferência e tratamento de produtos são cobertos em mais detalhes no Capítulo 5. 2.3

Interface de usuário

À medida que os sistemas se tornam mais complexos, as interfaces ficam cada vez mais importantes. Quando trocas de produto, ajustes nos parâmetros da controladora de peso ou uso intenso dos seus recursos forem frequentes, é recomendável optar por controladoras de peso com teclas otimizadas. Além disso, a operação de sistemas com tela sensível ao toque deverá levar em consideração a capacidade de usar essa tela em um ambiente de produção, especialmente em ambientes onde os usuários precisem usar luvas. Se as operações diárias não envolverem uma grande quantidade de configuração pelos operadores de linha, se a controladora de peso for controlada por uma PLC ou se cada linha executar apenas alguns produtos, o número de teclas para completar um comando pode não ser tão importante. A adoção de um sistema SCADA fornecerá uma única interface de usuário consistente e pontual para todas as máquinas controladas por um PLC, e seu principal benefício de controle de PLC. O tamanho do visor de peso e a qualidade dos gráficos são extremamente importantes quando o operador precisa controlar o status da produção de uma determinada distância. Em caso de uma força de trabalho multinacional, visores multilíngues diretamente vinculados aos perfis de usuário podem ser uma vantagem considerável. 2.4

Considerações sobre a célula de pesagem

Todos os fornecedores de controladoras de peso têm sua própria seção de pesagem com projeto exclusivo, incluindo o tipo de célula de pesagem utilizada e o método de processamento de sinais. A seleção do tipo de célula de pesagem usado é resultado das especificações precisas exigidas para a aplicação combinada com parâmetros ambientais e de tratamento de produtos. Sendo assim, antes de selecionar uma tecnologia de célula de pesagem, é importante determinar o nível de precisão exigido. A precisão de uma solução de pesagem dinâmica está diretamente vinculada à velocidade, à estabilidade e às propriedades dos produtos sendo pesados. Até um determina-

2. Principais características de projeto

do ponto, a precisão aumenta à medida que as velocidades dos transportadores e a velocidade da linha diminuem. Quanto mais estável for o item durante a pesagem, maior a sua precisão.

conectados como uma ponte de Wheatstone. A célula de carga passa uma pequena tensão pelos medidores. Quando a célula da carga está balanceada, todos os medidores têm a mesma resistência (Figura 2.3).

A maioria dos fornecedores de controladoras de peso é capaz de oferecer um sistema para atender à precisão exigida pela aplicação. No entanto, as controladoras de peso de alta precisão podem ser limitadas pelo tamanho do produto, peso, produtividade e ambiente do sistema.

Quando uma força é aplicada à célula da carga, a resistência é exibida de forma desigual pela ponte, modificando a tensão produzida. Idealmente, as mudanças ocorrem de forma linear junto com a capacidade da célula de carga, e a mudança de tensão pode ser prontamente convertida em uma saída de peso (Figura 2.4).

2.5

A célula de pesagem

Existem muitas tecnologias diferentes de pesagem, mas as duas células de pesagem usadas com mais frequência em controladoras de peso são células de carga e células de pesagem usando o princípio de restauração da força.

(R1)

R1=R2=R3=R4 Saída de tensão =0 R = Resistência medida no medidor de tensão em Ω

(R3)

2.5.1 Célula de carga do medidor de tensão

(R2)

Figura 2.3: Célula de carga balanceada (Nenhuma força aplicada)

A célula de carga do medidor de tensão tem dois componentes principais: flexões em uma superfície de suporte de carga e um sensor de tensão. As células de carga costumam ser fornecidas com paradas de sobrecarga mecânica externa para evitar danos na célula de carga se a carga exceder a capacidade de pesagem. A célula de carga do medidor de tensão mede a tensão (Figura 2.2) ou o deslocamento proporcional dos sensores na célula de carga resultantes de uma carga em uma plataforma de pesagem. A tensão é medida como uma pequena saída de tensão. A saída varia linearmente junto com a capacidade de pesagem da célula à medida que a carga é adicionada ou removida do transportador de peso. Uma carga vertical aqui...

(t) (c)

...provoca flexão da superfície de suporte e uma compressão (c) ou tensão (t) aqui Uma carga vertical aqui...

(t) A Ponte Wheatstone que mostra quatro medidores de tensão (R)

Figura 2.2: Diagrama de tensão

A controladora converte a tensão para um peso significativo baseado na calibração do sistema. Como uma célula de carga mede o peso? Um medidor de tensão é um resistor de película cuja resistência muda à medida que o filme é flexionado pela pressão da carga. A célula de carga de um medidor de tensão contém quatro medidores de tensão e resistores fixos 12

(R4)

Uma carga vertical aqui

(R4) (R1)

Saída de tensão =

(Vs x

R1 R2 ) - (Vs x ) R1+R4 R2+R3

Vs = Tensão de entrada

(R3) (R2)

Figura 2.4: Célula de carga não balanceada (Força aplicada)

Nas aplicações reais, temos inúmeros fatores que podem deteriorar o resultado e levar a imprecisões nas leituras de pesagem. Eles incluem: ▪▪ Gradientes de temperatura – Medidores de tensão são sensores e avaliarão toda e qualquer mudança na condição. Quando as temperaturas forem constantes, a célula da carga permanece estável e não há efeito negativo. À medida que a temperatura muda rapidamente, os medidores de tensão percebem essa mudança e o resultado é uma mudança no resultado que a controladora interpreta como uma mudança no peso. Os dois exemplos mais comuns de mudanças bruscas de temperatura são quando a célula de carga é exposta a água ou vapor em altas temperaturas durante um processo de limpeza ou quando a área não possui um ambiente controlado e a temperatura pela manhã for confortáveis 20 C°, mas à tarde ela esquentar chegando a 35 C°. ▪▪ Material da célula de carga – Todas as células de carga são construídas com uma base de metal que tem uma certa característica de mola. É ideal que a célula de carga seja uma mola perfeita e seja repetível e linear. No entanto, na maioria dos casos, o material de base não é uma mola perfeita e pode apresentar ligeiras diferenças na carga real percebida ao comparar valores

▪▪ Influências de EMI e RFI – As mudanças na saída de uma célula de carga do medidor de tensão são medidas em milivoltímetros pela controladora de peso. Muitas vezes, a distância entre a célula da carga e a controladora pode ser de alguns centímetros a muitos metros. Os dispositivos que emitem forte interferência eletromagnética e de frequência de rádio (EMI/RFI) com walkie-talkies, grandes motores ou painéis de distribuição de média a alta tensão podem provocar uma mudança no sinal da célula de carga resultante de uma leitura errada do peso. Enquanto esses fatores apresentam imprecisões reais e presentes para o sistema de pesagem, é importante observar que um fabricante de controladoras de peso de qualidade pode fornecer estratégias sólidas de instalação e componentes de precisão, o que reduz os efeitos desses fatores de influência. Fatores que afetam as precisões da controladora de peso são discutidos em detalhes no Capítulo 4.

As células de pesagem EMFR também têm a capacidade de aprender o único padrão de ruído da controladora de peso enquanto está processando os pacotes. Cada controladora de peso exibirá um perfil de ruído único durante a sua execução (Figura 2.5).

Magnitude de pico não filtrado [g]

de saída à medida que a carga aumenta de zero para capacidade total e depois retorna de total capacidade para zero novamente.

Frequência [Hz]

2.5.2 Restauração de força eletromagnética (EMFR) As células de pesagem EMFR apresentam uma vantagem considerável ao usar os últimos aprimoramentos em tecnologia de pesagem para melhorar o desempenho e fornecer precisão sustentável. As células de pesagem EMFR são sensores inteligentes que controlam e compensam uma variedade de funções que podem influenciar diretamente no desempenho da pesagem como a taxa de amostragem, a compensação de temperatura, a filtragem e a redução de ruído. As células de pesagem EMFR são equipadas com um processador de sinais digitais de alto desempenho, o que permite o uso de técnicas avançadas de filtragem de software. Esses algoritmos de filtro tornam possível fazer amostragem ou mais leituras de peso dos pacotes à medida que ele passa pela controladora de peso. Quanto mais vezes você puder “observar” o peso dos pacotes, mais preciso deverá ser o peso final do produto. A célula de pesagem EMFR também incorpora um sensor de temperatura de precisão e uma biblioteca de compensação de temperatura que elimina o efeito que as mudanças na temperatura podem provocar no seu desempenho. Como descrito na seção anterior, as células de carga do medidor de tensão exigem um tempo para estabilizar após a limpeza e a higienização com água quente. Uma célula de pesagem EMFR permitirá que você comece imediatamente a produção após a limpeza sem nenhum impacto negativo na precisão.

Figura 2.5: Perfil de ruído da controladora de peso

A célula de pesagem EMFR determinará automaticamente o melhor algoritmo de filtragem para usar, com base nas informações processadas enquanto a controladora de peso estiver pesando. Se algo mudar durante o curso da produção, como um aumento na velocidade da linha para aumentar a produtividade ou se um suporte do transportador começar a se desgastar e não girar mais livremente, o perfil do ruído da controladora de peso também mudará. A célula de pesagem EMFR detectará e aprenderá o novo padrão de ruído e fará os ajustes necessários para assegurar que a maior precisão possível seja atingida e sustentada sem nenhuma intervenção do operador. Em caso de desgaste do suporte, o operador ou técnico de manutenção poderá ver que o suporte está se desgastando e tomar ações corretivas antes da falha. Esse tipo de funcionalidade é impossível com células de carga do medidor de tensão. Existe algum ponto negativo relativo às células de pesagem EMFR. Elas são maiores do que as células de carga do medidor de tensão e exigem uma integração mecânica mais complexa para uso na controladora de peso. O investimento inicial em uma controladora de peso baseada em EMFR é mais caro quando comparado a uma controladora de peso fornecida com uma célula de carga de medidor de tensão. No entanto, a diferença nos custos iniciais torna-se insignificante quando comparada às economias que a maior precisão oferece durante o uso da controladora de peso.

2. Principais características de projeto

Como a célula de pesagem EMFR realiza a pesagem? Uma haste na célula de pesagem flexiona quando uma carga é aplicada (Figura 2.6). A haste fica dentro de um campo eletromagnético. Quando ela é deslocada, um sensor informa à célula de pesagem para aplicar uma força para restaurar a haste para sua posição de repouso. Isso exige que a célula de pesagem aumente a corrente através da sua serpentina. Haste Deflexão

Corrente

(a)

S (b)

Ímã

Uma carga vertical em (a) provoca uma força induzida em (b)

Figura 2.6: Célula de pesagem EMFR não balanceada (força aplicada)

Quando a corrente for aumentada, uma força para cima é gerada no campo magnético de acordo com a “regra da direita” eletrodinâmica3. A célula de pesagem aumenta a corrente que passa pelo fio até a força para cima corresponder à carga e a haste ser realinhada. A célula de pesagem de restauração de força é um sensor inteligente que mede a corrente aumentada e a converte em um peso. As células de pesagem EMFR podem ser mais precisas e responsivas quando comparadas com as células de carga de um medidor de tensão. No entanto, há uma maior variedade de células de carga do medidor de tensão disponível e, em algumas aplicações, elas podem ser mais adequadas à instalação devido ao seu menor tamanho e à integração mecânica simplificada. 2.6

Homologações por órgãos de pesos e medidas

A homologação por órgãos de pesos e medidas tem um impacto sobre a escolha da célula de pesagem adequada para a controladora de peso. Para selecionar um sistema de controle de peso, os seguintes tópicos devem ser abordados: ▪▪ A necessidade de homologação por órgãos de Pesos e Medidas. É importante consultar os oficiais de Pesos e Medidas para orientação ▪▪ O peso máximo dos produtos a serem pesados nessa aplicação ▪▪ A precisão necessária Essas informações são essenciais para todos os fornecedores de controladoras de peso durante a configuração, 3 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnetic/magfor.html

projeto do sistema e definição da tecnologia adequada da célula de pesagem. Essas informações também terão um impacto direito na resolução do indicador de pesagem. Para mais informações sobre pesos e medições, consulte o Capítulo 9. 2.7

Projeto do mecanismo de rejeição

Os sistemas de rejeição são componentes muito importantes dos sistemas de controle de peso e garantem que produtos acima ou abaixo do peso sejam rejeitados de forma mais eficaz e confiável a partir da linha de produção. Um sistema corretamente especificado deve ser à prova de falhas e capaz de rejeitar todos os produtos com peso inferior ou superior sob todas as circunstâncias. Consulte o Capítulo 5 para mais detalhes. 2.8

Produtividade

A produtividade é muito importante quando consideramos a tecnologia de célula de pesagem adequada para uso. Quanto maior a produtividade, menor o tempo necessário para estabilizar e pesar cada produto. As controladoras de peso podem executar em taxas de produtividade que vão de um a várias centenas de itens por minuto. Quanto mais longo o item (na direção do movimento), mais rápido o transportador deverá se mover para manter a mesma produtividade do item. Os dois exemplos usam um espaçamento de 10 cm entre os produtos. ▪▪ Um item com 10 cm sendo pesado a 100 peças por minuto estará percorrendo o transportador em 20 metros por minuto ▪▪ Um item com 20 cm sendo pesado a 100 peças por minuto estará percorrendo o transportador a 30 metros por minuto A produtividade e a velocidade do transportador são inversamente proporcionais à precisão. Algumas vezes, é preciso optar entre a precisão e a produtividade/velocidade da linha. Para manter alta precisão em alta produtividade, uma solução comum é dividir a linha entre várias controladoras de peso ou usar uma controladora de peso de múltiplas vias. Dividir a linha reduzirá a produtividade em relação a cada célula de peso, mantendo uma produtividade constante para o sistema. Usar uma seção de pesagem mais curta ajuda a minimizar a velocidade do transportador enquanto mantém uma produtividade ótima. Peça ao seu fornecedor de controle

de peso para calcular o tamanho ideal para transportador de pesagem baseado no tamanho do produto e na produtividade exigida.

é eliminar ou minimizar o risco, colocando etiquetas de proteção e advertência na máquina sobre ações e características potencialmente perigosas da máquina.

Observação: Dependendo do comportamento do produto, podem ser necessárias configurações ou opções diferentes de controladoras de peso para cada tipo de produto aumentar a precisão, a velocidade da linha e a produtividade.

Verifique também se são exigidas aprovações de órgãos como UL ou CE e ANSI B155.1 para maquinário de embalagem. Procure recursos de bloqueio/sinalização, fornecimento de queda de energia e sobrecargas do motor. Além disso, procure por sinais de entrada/saída de DC de baixa tensão. Considere a possibilidade de inserir funções de parada de emergência ao longo da linha inteira para que ela possa ser interrompida em qualquer ponto.

2.9

Projeto higiênico

Todos os sistemas de controle de peso devem ser projetados levam em consideração o meio ambiente onde vão operar. É preciso dedicar atenção especial aos esquemas de limpeza. Os princípios de projeto inteligente devem ser aplicados a todos os aspectos do sistema para eliminar acúmulos de sujeira e facilitar a limpeza. Características de projeto compatíveis com a HACCP/GMP devem incluir: ▪▪ A eliminação de cavidades/acúmulos de bactéria ▪▪ A selagem de todas as seções ocas ▪▪ Evitar bordas e superfícies horizontais ▪▪ O uso de estruturas soldadas contínuas com aberturas e correias removíveis para fácil acesso e limpeza ▪▪ Administração higiênica dos cabos elétricos, troncos e serviços pneumáticos

2.11 Projeto de sistema à prova de falhas É preciso levar em consideração as implicações da falha de um sistema em funcionar conforme pretendido. Por exemplo, quando um dispositivo de rejeito não remove produtos com excesso de peso ou quando ocorre uma falha na controladora de peso. É considerado boa prática integrar recursos de projeto à prova de falha no sistema de controle de peso para minimizar os riscos associados com o mau funcionamento do sistema. Os sistemas de confirmação de rejeição podem ser usados para confirmar produtos com falta ou excesso de peso que tenham sido rejeitados no compartimento.

2.10 Saúde e segurança Saúde e segurança são uma consideração importante. O projeto e a construção de sistemas de controle de peso devem ser certificados como estando de acordo com as regulamentações e os padrões estatutários em vigor no momento da venda. Por exemplo, a marca CE na Europa ou certificações de terceiros como UL/cUL na América do Norte em relação a padrões aplicáveis de segurança de maquinário minimizam o risco de um funcionário ser ferido. Qualquer ferimento poderia resultar em processos por lesões corporais de custo elevado. Sua controladora de peso deverá atender aos padrões de segurança em vigor na fábrica. Os pontos de pinçamento devem ser minimizados e protegidos. Uma parada de emergência pode ser crítica. Algumas controladoras de peso vêm equipadas com dispositivos de parada de emergência como recurso padrão, já em outros, eles são um opcional (leve em consideração as exigências das leis locais). A primeira regra das normas básicas de segurança

3. Princípios de controle de peso e do SPC

Capítulo 3 Princípios de controle de peso e do SPC Os padrões legais estabelecem que o peso médio dos pacotes que compõem um “lote ou pacote” deverá ser igual ou maior ao peso na etiqueta e que nenhum pacote deverá pesar consideravelmente mais ou menos do que o peso indicado na etiqueta. Para atender a requisitos legais e também para manter a operação eficiente do processo de embalagem, o operador e o supervisor da controladora de peso devem entender os princípios do controle de peso e Controle do Processo Estatístico (SPC). Esse conhecimento permite que as empresas reduzam problemas resultantes de produtos com peso a mais ou a menos. 3.1

Análise estatística de dados

Os produtos que percorrem uma linha de produção estão sujeitos a várias centenas de eventos aleatórios como correntes de vento, picos de tensão, umidade, mudança na densidade dos produtos e os efeitos dos dispositivos mecânicos envolvidos no processo de enchimento. Devido a esses eventos aleatórios, não é possível obter sempre o mesmo peso de enchimento. Cada peso varia ligeiramente de um único pacote para outro e contanto que os eventos que afetam o preenchimento sejam realmente aleatórios e tenham a mesma probabilidade de ocorrer, os pesos seguirão as leis de distribuição padrão também referidas como distribuição normal (veja a Figura 3.1). 99,7% de todos os produtos ficarão dentro de ±3 desvios padrão 95% de todos os produtos ficarão dentro de ±2 desvios padrão

Isso é conhecido como regra “68-95-99,7” e declara que, para uma distribuição normal, praticamente todos os valores estão dentro de ±3 desvios padrão de média. Para definir e entender uma distribuição normal, há dois termos de estatística com os quais você deve estar familiarizado; a Média, denotada como μ (pronuncianado como “mi”) e o desvio padrão, denotado como σ (pronunciado “sigma”). Observação: A média também pode ser denotada como X— (x barra) e costuma ser usada como termo técnico para descrever a média de um conjunto de valores, normalmente usados para diferenciar a média de uma amostra (x barra) em relação à média de toda a população (μ). Média A Média é a soma de valores divididos pelo número total de valores. Considere 5 sacolas com os seguintes pesos em quilos: 8, 9, 10, 18, 20 como mostrado na Figura 3.2. 25

68% de todos os produtos ficarão dentro de ±1 desvio padrão

µ-2σ

µ-1σ

µ+1σ

µ+2σ

µ+3σ

Valor médio dos produtos

Figura 3.1: Distribuição normal

Em uma “Distribuição estatística normal”, 68% dos valores estão dentro de ±1 desvio padrão da média (μ) da quantidade total de produção; 95% dos valores estão dentro de ±2 desvios padrão e 99,7% registram ±3 desvios padrão. 16

Peso (kg)

µ-3σ

20 15 10 5

Figura 3.2: Peso médio das 5 sacolas

O peso médio é (8+9+10+18+20)/5 = 13 kg

µ = 13 kg

Para evitar produtos com peso inferior, o peso de meta para o processo costuma ser definido ligeiramente acima do peso marcado na etiqueta. Se o peso médio for igual ou superior ao desejado, há uma boa chance de que a empresa produza produtos em conformidade com as leis, mas isso não é totalmente garantido. A variação desses pesos também deverá ser considerada. Considere na Figura 3.2 que o peso na etiqueta de um saco seja de 10 kg e o peso de meta seja de 11 kg. De acordo com um peso médio de 13 kg, a produção está acima da meta desejada e dos requisitos legais, mas uma análise dos pesos individuais nos mostra que dois sacos estão abaixo do peso, um está correto e o outro está com um peso bem superior. Neste exemplo, o valor médio, embora esteja em conformidade, não informa o usuário com precisão a conformidade ou o estado do processo. Uma segunda medição é necessária para determinar a diferença do peso de cada saco em relação à média ou, em outras palavras, qual é a diferença exigida dos dados? Desvio padrão O desvio padrão da produção descreve a diferença dos resultados da pesagem em relação à média de uma produção normalmente distribuída. Na Figura 3.3, as duas curvas diferentes têm a mesma média, mas desvios padrão diferentes. A curva vermelha tem um desvio padrão maior do que a curva verde. Média

Peso (g)

Figura 3.3: Duas distribuições normais diferentes.

Compare as linhas nos dois lados da média na Figura 3.1, com as etiquetas µ-1σ e µ+1σ. Como previamente descrito, essas linhas representam limites entre os quais 68% de todos os dados do peso ficam entre o desvio padrão de média menos um e o desvio padrão de média mais um. Essas linhas se movem à medida que o desvio padrão muda, mas as percentagens entre elas permanecem constantes. Voltando ao exemplo do saco da Figura 3.2, o desvio padrão é 5,6 kg e a média 13 kg. Usando a definição na Figura

3.1, sabemos que 68% de todos os sacos estão entre 7,4 kg e 18,6 kg. No entanto, esse resultado não é muito bom, já que corresponde a apenas 68% dos sacos. Para descobrir o desvio padrão dos dados na amostra anterior, use a fórmula e siga as etapas mostradas abaixo.

Onde (x1, x2, ..., xn) são os pesos da amostra e —X é a média da amostra, S representa o desvio padrão da amostra e é uma representação adequada de σ. — Para cada valor de x, diminua a média geral ( X) de x e multiplique esse resultado por ele mesmo (também conhecido como determinação do quadrado do valor). Some todos esses valores ao quadrado. Em seguida, divida esse resultado por (n-1), onde “n” é o número total de pesos na amostra. Finalmente, determine a raiz quadrada da totalidade do produto que produz o desvio padrão para a produção da amostragem.

Passo 1: O peso médio é (8+9+10+18+20)/5 = 13 kg Passo 2: Descubra o desvio de cada número a partir da média 8 - 13 = -5 9 - 13 = -4 10 - 13 = -3 18 - 13 = +5 20 - 13 = +7 Passo 3: Calcule o quadrado de cada desvio, o que amplia os grandes desvios e torna os valores negativos positivos (-5)2 = 25 (-4) 2 = 16 (-3) 2 = 9 (+5) 2 = 25 (+7) 2 = 49 Passo 4: Some todos os desvios ao quadrado e divida o resultado pela quantidade de amostras menos um (a diferença dos dados da amostra) (25+16+9+25+49)/(5-1)= 31

3. Princípios de controle de peso e do SPC

Passo 5: Calcule a raiz quadrada não negativa do quociente (convertendo as unidades ao quadrado de volta para unidades regulares) √31 = 5,567 De forma que o desvio padrão do conjunto seja 5,6

-1σ

+1σ 1,0 g a 2σ

±0,5 g a ±1σ

Observação: O Microsoft Excel® tem uma função estatística “STDEV” que você pode usar para calcular rapidamente o desvio padrão de um grupo de pesos.

68% -2σ

Voltando ao exemplo do saco, qual seria a variação em um desvio padrão de ± 2 ou 95% da produção. Como um desvio padrão (1σ) é igual a 5,6 kg, 2σ é igual a 11,2 kg. A variação dos pesos com base no valor médio de 13 kg seria de 1,8 kg a 24,2 kg. Na figura 3.3, a curva vermelha representa essa série de resultados.

+2σ

±1,0 g a ±2σ

2,0 g a 4σ

95% -3σ

+3σ

±1,5 g a ±3σ

E se o enchedor existente for substituído por uma nova versão que permita ajustes mais finos gerando os seguintes pesos de amostra: 13, 12, 14, 12, 14 kg? A nova média baseada nessas amostras ainda é de 13 kg, mas o desvio padrão é agora de 1 kg. Em um desvio padrão de dois ou 95% da produção prevista, a variação agora é bem mais restrita de 11 kg para 15 kg. Este aprimoramento é representado pela curva verde na Figura 3.3. Na produção, o desvio padrão do peso do produto é amplamente determinado pelas características do enchedor. Um dos objetivos do controle de peso e do SPC é determinar os valores de média e desvio padrão para que o processo de enchimento possa ser controlado elevando-se a média de uma forma que o percentual exigido da curva sino (o formato determinado pelo desvio padrão) fique acima do limite legal. Definição: O desvio padrão é a diferença de dados de uma produção ou amostra normalmente distribuída em relação à média. 3.2

Definição da precisão

Os dois fatores mais importantes ao medir a precisão geral de uma controladora de peso são a linearidade e repetição. Também é importante saber que a palavra precisão seja interpretada de forma diferente para pesos estático e dinâmico. As declarações de precisão da controladora de peso podem ser extremamente confusas. Dependendo do fornecedor, qualquer uma das declarações na Figura 3.4 poderia estar correta. Todas as seis listas representam uma controladora de pesos representam que tem uma precisão de 0,5 gramas 18

em um sigma (um desvio padrão). É importante ao considerar várias cotações converter todas as precisões cotadas para um padrão comum ou pedir a um fornecedor em potencial para declarar a precisão em um formato específico.

3,0 g a 6σ

99,7%

Figura 3.4: As declarações de precisão de uma controladora de peso com um desvio padrão = 0,5 g

Precisão estática A precisão é simplesmente a capacidade da balança de medir corretamente um valor de peso conhecido. Por exemplo, colocar um peso de 100 gramas em uma balança e verificar se o peso mostrado é de exatamente 100 gramas. A diferença entre o peso real e peso indicado é considerada um erro. Quanto menor o erro, maior a precisão do sistema. Linearidade A linearidade também é um termo bastante associado à precisão. Linearidade é a capacidade da controladora de peso medir com precisão um valor conhecido em diversos dispositivos. Um exemplo de como seria usar uma série de pesos de teste para medir a precisão da controladora de peso de 1 grama para 100 gramas, em incrementos de 1 grama. Quanto menor o erro, maior a precisão do sistema. O erro médio descreve a diferença média entre o peso indicado e peso real de um pacote. Repetibilidade Algumas vezes, a repetibilidade é chamada de precisão. Ela é a capacidade da controladora de peso pesar de forma consistente ao longo de um período de tempo. Usando o mesmo peso de 100 gramas, se você colocá-lo 100 vezes na controladora de peso, quantas vezes obteria um valor de 100 gramas em oposição a outro valor em um modo de operação dinâmico? A precisão da plotagem é bem semelhante à prática de acertar no alvo, quanto mais perto você chega do alvo,

maior a precisão. Cada dica dos diagramas a seguir simboliza uma pesagem de um determinado item. O seguinte cenário de teste usa quatro controladoras de peso onde um único item é pesado cinco vezes. O centro do alvo simboliza o peso estático do item medido em uma balança estática calibrada.

A Figura 3.7 mostra uma controladora de peso onde os resultados são repetíveis, mas não precisos. Os resultados são agrupados, mas fora do centro. Isso produziria um desvio padrão bem baixo e favorável, no entanto, o valor médio seria bem alto. Embora esse tipo de desempenho não seja desejável, as boas notícias podem ser facilmente corrigidas usando o fator de correção dinâmico de uma controladora de peso.

Figura 3.5: Disperso – Desvio padrão elevado, erro médio elevado

A Figura 3.5 mostra uma controladora de peso onde os resultados são muito imprecisos e não são repetíveis. Os resultados não são agrupados ou estão próximos do centro do alvo. Em geral, se um resultado como esse ocorresse, isso significaria que parte do processo falhou e exigiria atenção imediata.

Figura 3.8: Preciso e repetível – Desvio padrão baixo, erro médio baixo

A Figura 3.8 mostra uma controladora de peso com resultados precisos e repetíveis. Todos os resultados são agrupados próximos do alvo e produziriam um baixo desvio padrão e um baixo erro médio durante toda a produção. 3.3

Precisão da controladora de peso

A precisão da controladora de peso é definida como a soma do desvio padrão e do erro médio dos resultados de pesagem de um único item que passe várias vezes pela controladora de peso. Figura 3.6: Preciso, mas não repetível – Desvio padrão elevado, erro médio elevado

A Figura 3.6 mostra uma controladora de peso onde os resultados são bastante imprecisos e não são repetíveis. Os resultados são agrupados de forma imprecisa em torno do alvo e gerariam uma curva de desempenho que seria caracterizada por um erro médio bastante baixo e um desvio padrão elevado. Embora possamos atingir o meio do alvo, não conseguimos ajustar a nossa mira bem o bastante para atingir o alvo em cheio. Quando resultados como esses são obtidos, pequenos ajustes na controladora de peso podem criar um agrupamento mais estreito ou precisão próxima do centro do alvo.

Figura 3.7: Repetível, mas não preciso – Desvio padrão elevado, erro médio elevado

Quando os proprietários da controladora de peso tratam da precisão da controladora de peso, eles costumam tratar também a repetibilidade e não a linearidade. As controladoras de peso podem facilmente evitar ou compensar uma média de erros elevada. Então como determinar a precisão da controladora de peso? Normalmente, as controladoras de peso não pesam os itens com a mesma precisão de uma escala estática comparável. Ao determinarmos a precisão de uma controladora de peso, o desvio padrão deverá ser calculado primeiro. O termo “precisão” é uma medida da indecisão da controladora de peso. No próximo exemplo, um único produto de 110 g é pesado 100 vezes em uma controladora de peso. O teste é realizado em movimento com o produto passando do transportador de entrada para o transportador de pesagem e, em seguida, para o transportador de saída. O teste de 100 passagens gera uma série de leituras de peso que variam de 109,7 a 110,3 gramas como mostrado na Figura 3.9. É importante observar que, neste exemplo, o produto tinha um peso real de exatamente 110 g como determinado por uma balança estática calibrada separada. 19

“A precisão tem um preço”

110,0 g

3. Princípios de controle de peso e do SPC

109,9 g

110,1 g

109,8 g

110,2 g

109,7 g

-3σ

110,3 g

-2σ

-1σ

+1σ

+2σ

+3σ

Figura 3.9: 99,7 % dos resultados entre 109,7 e 110,3 g

Os dados de teste resultantes são de uma controladora de peso com uma precisão de ± 0,3g a ±3σ ou 0,6g a 6σ. É importante entender dois pontos adicionais revelados por este teste: 1. Um item com peso real de 100 g poderia demonstrar ter um peso entre 109,7 e 110,3 gramas. 2. Um item mostrado nos dados da controladora de peso como tendo um peso real entre 109,7 e 110.3 gramas.

3.3.1 Teste de precisão da controladora de peso A forma mais fácil de medir a precisão de uma controladora de peso é executar um teste de precisão de múltiplas passagens. É simples como retirar um pacote representativo da linha de produção e pesar esse pacote em uma balança estática. A balança precisa ter sido calibrada recentemente e deverá ter uma resolução, no mínimo, cinco vezes maior do que a da controladora de peso. O peso estático indicado foi registrado.

Isso também é conhecido como zona de indecisão e é bastante importante para a determinação dos limites. Abordaremos isso em mais detalhes ao descrevermos os limites de zona no Capítulo 11.

“O termo 'precisão' é, na verdade, uma medida da indecisão da controladora de peso” Ao contrário de uma balança estática, há muitas forças dinâmicas que atuam sobre uma controladora de peso. Essas forças resultam de diversas variáveis de ambientes, pacotes e aplicações. Devido a essas forças, a precisão da controladora de peso é igual à precisão obtida nas balanças de alta precisão. Considere o ambiente onde a controladora de peso está posicionada: os pacotes se movem continuamente para dentro e fora do transportador de pesagem, com uma velocidade que pode chegar a várias centenas de itens por minuto. Um exemplo é o processador com o qual uma pessoa se pesa em uma balança de banheiro. A pessoa pisa na balança e aguarda o peso estabilizar até exibir uma leitura estável. Se a pessoa correr em volta da sala e cruzar a balança em movimento, é normal que as leituras variem. As células de pesagem da controladora de peso têm tempos de estabilização muito curtos, mas como os pacotes nunca param de se mover, a célula de pesagem nunca estabiliza para capturar uma única leitura estática de pesagem.

Para obter uma controladora de peso com mais precisão, pode ser necessário comprometer a robustez ou a flexibilidade da máquina para pesar diversas aplicações. Um sistema de maior precisão pode custar bem mais inicialmente, mas economiza bem mais produtos e aumenta os lucros ao longo do tempo reduzindo os custos de distribuição do produto, o desperdício e o retrabalho. Uma controladora de peso com menor precisão pode custar bem mais a longo prazo.

450,0 g 449,5 g

450,5 g

449,0 g

451,0 g

448,5 g

-3σ

451,5 g

-2σ

-1σ

+1σ

+2σ

+3σ

Figura 3.10: O teste de 100 passagens com 68 resultados entre 449,5g e 450,5g para uma Precisão de = ±0,5g a ±1σ ou 3,0g a 6σ

Depois execute o mesmo pacote em uma controladora de peso na velocidade de produção especificada. Neste exemplo, 100 resultados de peso foram medidos; no entanto, em muitos sistemas, o cálculo pode ser executado com um mínimo de 30 resultados. Durante o serviço, é normal utilizar 30 resultados, enquanto 60 resultados são normalmente usados durante a avaliação de conformidade. Os resultados devem ser registrados após cada pesagem. O ideal é estabelecer uma distribuição normal de pesos. Usando esses dados, calcule a média e o desvio padrão. A precisão da controladora de peso pode ser definida em ±1, ±2 ou ±3 desvios padrão (sigma) da média. O erro médio é igual ao valor absoluto da diferença entre o peso real de um item e o peso médio calculado por uma controladora de peso. No exemplo acima, em um teste de 100 passagens, 68 dos resultados da pesagem ficam entre 449,5 e 450,5 gramas. Isso seria igual a uma precisão de ± 0,5 gramas a ±1σ ou 3 gramas a 6σ.

3.4

Controle de peso: Parte de um sistema de qualidade geral

O controle de peso não soluciona todos os problemas, mas é uma ferramenta bastante eficaz quando usada em conjunto com um programa de controle de qualidade bem projetado. Com manutenção apropriada e testes periódicos, um sistema de controle de peso é capaz de garantir que nenhum pacote fora do peso ou incompleto chegue ao consumidor final. Para assegurar que uma controladora de peso seja executada com todo o seu potencial, ela deverá ser incluída em programas de manutenção e limpeza. É importante que os fornecedores da controladora de peso ofereçam programas de manutenção preventiva, incluindo teste de verificação de desempenho, para manter o sistema em boas condições. Uma controladora de peso perfeitamente boa pode permitir que pacotes fora do peso prossigam na linha quando os limites da zona forem definidos de forma inadequada. O pessoal de qualidade e outros responsáveis pelo uso operacional da controladora de peso devem calcular o peso aceitável e os limites da zona para cada produto e linha de produção.

“Não atire no mensageiro” 3.4.1 Feedback, Inspeção e Monitoração

das as funções dos suas controladoras de peso atuais ou futuros para obter benefícios e valores máximos para a sua empresa. 3.5

Definição de precisão mínima exigida

Para garantir que a controladora de peso seja o mais eficiente e útil possível, há uma precisão mínima necessária para o sistema operar com eficácia. A maior precisão possível que em teoria poderia ser fornecida pela controladora de peso pode não ser adequada para uma determinada aplicação. Os requisitos de controle do produto e o ambiente em que a controladora de peso será executada devem ser levados em consideração. Uma controladora de peso de qualidade de “laboratório” pode não se portar bem em um ambiente industrial rigoroso ou uma fábrica de processamento de alimentos. É portanto necessário considerar o ambiente e a aplicação do pacote bem como a precisão ao investir em uma controladora de peso. Existem dois tipos básicos de aplicações de controladora de peso – “enchedora” e “contagem”. Enchedora refere-se ao livre fluxo ou envasadora de produtos a granel. A contagem refere-se aos pesos de peças ou a buscar um peso específico de item em um pacote. 3.5.1 Enchedora

A controladora de peso está se tornando um dispositivo de entrada e um mecanismo de feedback para o Controle do Processo Estatístico (SPC) geral. As controladoras de peso podem contar, calcular estatísticas e automaticamente enviar feedback para outros sistemas na linha com base no peso do produto.

Nas aplicações de enchimento, quanto maior a precisão, menos produtos serão distribuídos gratuitamente. Isso se aplica tanto ao enchedor como à controladora de peso. Nas operações de enchimento, o objetivo é atingir a maior precisão possível da controladora de peso para o ambiente e a aplicação. Tão importante quanto isso é a variabilidade do peso (container) da tara. No entanto, é o enchedor que realmente controla a distribuição do peso de enchimento.

As controladoras de peso podem ser equipadas com outras ferramentas de inspeção, incluindo detectores de aba aberta, embaladores, detectores de tampa e detectores de metal. Como ferramenta de inspeção, a controladora de peso é boa para documentar o desempenho do processo e atender aos requisitos da ISO, dos clientes, dos órgãos regulamentadores e internos.

A forma mais eficaz de diminuir a distribuição gratuita de produto ou as rejeições percentuais é diminuir o desvio padrão da enchedora. Uma menor variância no enchimento permite que o peso de meta seja definido mais próximo do peso na etiqueta (veja a Figura 3.11).

Como previamente descrito, as controladoras de peso podem apresentar informações na tela, através de uma impressora interna ou em um sinal de entrada ou saída para um sistema de coleta de dados baseado em uma impressora ou PC. Os controles podem ser integrados com um PLC e fornecem uma interface entre a controladora de peso e um sistema SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition).

Objetivo de peso

Objetivo de peso Etiquetado com peso 2σ

Diminuir o desvio padrão da enchedora reduz a distribuição gratuita de produtos

2σ Peso (g)

As controladoras de peso hoje são altamente capacitadas para controle e monitoramento de qualidade. Pesquise to-

Figura 3.11: Precisão da enchedora

3. Princípios de controle de peso e do SPC

Diminuir o desvio padrão da enchedora reduz a distribuição gratuita de produtos. O desvio padrão da enchedora pode ser reduzido seguindo essas diretrizes:

Exemplo: A precisão mínima exigida para encontrar um componente por peso:

▪▪ Uso de um enchedor adequado para o produto

Primeiro localize o DPtotal, que é a soma do desvio padrão de cada componente, incluindo a embalagem. (3 x DPtotal) + Pcont ≤ Pcomp. Pcont ≤ Pcomp. - (3 x DPtotal) Pcont ≤ 0,8 x [Pcomp. - (3 x DPtotal)] 8 comprimidos pesando 2 gramas cada deverão ser embalados em cada caixa. O peso da embalagem é 32g. O peso total da caixa, incluindo todos os componentes é 48g.

▪▪ Manutenção das condições ideais do enchedor ▪▪ Fluxo de produtos uniforme para o enchedor Consulte o Capítulo 12 “Aumento da Eficiência" e como o controle de feedback funciona. 3.5.2 Contagem Ao verificar se há itens perdidos ou contar os itens do pacote por peso, o desvio padrão total do pacote, incluindo todos os seus componentes, deverá ser calculado. O desvio padrão total (DPtotal) multiplicado por três (3 x DPtotal) deverá ser inferior ao peso do menor componente a ser verificado pelo peso. Se 3 x DPtotal for maior do que o menor componente, a controladora de peso não poderá determinar se o componente está realmente no pacote. Quando a variabilidade total do pacote for maior do que o peso do menor componente que deverá ser verificado e, portanto, uma controladora de peso pode não funcionar na aplicação. Um sistema de controle de peso com tara bruta pode ser usado se a maior variação for provocada pelo container. Se a variância total do pacote for inferior ao peso do componente, a precisão da controladora de peso deverá ser maior do que o peso do menor componente menos a variância total do peso do pacote, i.e. ≤ 0,8 x [PComp - (3 x DPtotal)], onde Pcomp. é o peso do menor componente, o DPtotal é o desvio padrão do pacote e todos os seus componentes e 0,8 é um fator de segurança. A precisão da controladora de peso (Pcont) pode ser definida em ±1, ±2 ou ±3 desvios padrão na mesma fórmula: Pcont ≤ 0,8 x [Pcomp. - (3 x DPtotal)] Observação: Se a precisão for calculada com o desvio padrão de 1, apenas 68% dos itens com pesos iguais ao ponto de rejeição serão classificados corretamente. O mesmo valor de precisão em três desvios padrão que assegura 99,7% dos mesmos itens sejam corretamente classificados (veja a Seção 3.1).

8 conprimidos x 2 g = 16 g.

Figura 3.12: Exemplo de 8 comprimidos

5 caixas com os seguintes pesos em gramas (48, 47, 48, 48, 47) resultam em um desvio padrão de 0,547 (DPtotal). Multiplicando o DPtotal por 3, obtemos o resultado de 1,64, que é menos do que o peso do menor componente (2 g). Se o resultado for superior a 2 gramas, não é possível determinar pelo peso se o componente realmente está no pacote. Pcont ≤ 0,8 x [2g -(3 x 0,547)] Com base na fórmula acima, a precisão da controladora de peso (Pcont) deverá ser superior a 0,287g. Observação: Algumas controladoras de peso, que executam as verificações de integridade, também podem exibir na tela e em relatórios estatísticos o volume/quantidade dos produtos em vez de apenas o peso. Usando o produto na Figura 3.12 como exemplo, o visor deveria mostrar “8 comprimidos”.

Observações

4. Fatores que afetam a precisão

Capítulo 4 Fatores que afetam a precisão Várias condições podem afetar a precisão dos controladores de peso. Há formas de compensar ou mesmo eliminar esses problemas em um ambiente de produção. Ao considerar investir em uma controladora de peso, sempre leve em consideração fatores do ambiente de produção e as características do produto que podem afetar a precisão da controladora de peso.

4.1

O Ambiente

Comum a todas as controladoras de peso, o ambiente afeta a precisão. Alguns sistemas de controle de peso são mais bem equipados para trabalhar em condições de ambientes mais extremas do que outros; a Figura 4.1 ilustra os principais riscos ambientais para precisão da controladora de peso. Algumas células de pesagem não são adequadas para lidar com as elevadas flutuações de umidade e temperatura. As células de carga do medidor de tensão que não estiverem hermeticamente seladas podem ser comprometidas por contaminantes externos. Temperaturas excessivas e as temperaturas gradientes também podem afetar o desempenho da pesagem. Detritos e poeira que caiam dentro ou em torno da seção de pesagem podem impedir que a controladora de peso zere. Se detritos acumularem nos transportadores ou plataformas, a controladora de peso precisará ser zerada constantemente. Uma estratégia eficaz é proteger a seção de pesagem de matéria estranha ou manter uma área de produção razoavelmente limpa em torno da controladora de peso. Qualquer vibração introduz sinais de “ruído” ou indesejados na controladora de peso. A causa pode ser um funil, uma prensa próxima ou mesmo outro transportador em contato com a controladora de peso. As controladoras de peso de alto desempenho podem automaticamente filtrar alguns ruídos externos. No entanto, para desempenho ótimo, uma controladora de peso deveria ser isolada de vibrações externas. As correntes de ar também podem afetar a precisão da controladora de peso. É especialmente importante evitar

fortes correntes de ar em torno de controladoras altamente sensíveis como os normalmente usados na indústria farmacêutica. Mesmo que o movimento do ar seja mínimo, ainda assim é aconselhável colocar uma proteção contra a corrente de ar. Se você tiver uma controladora de peso altamente sensível, tente passar a mão pela seção de pesagem sem tocá-lo. Você pode observar uma flutuação de peso. O ruído elétrico como descarga eletrostática (ESD), interferência eletromagnética (EMI) e interferência de radiofrequência (RFI) podem interferir nas indicações da controladora de peso. As interferências de radiofrequência podem ser causadas por pagers, celulares e “walkie-talkies”, assim como outras máquinas. Unidades de frequência variável e outros componentes do gabinete da controladora de peso, se não estiverem devidamente vedados, também podem ter um efeito negativo na pesagem sensível e nos circuitos de processamento de dados. O acúmulo de eletricidade estática em uma controladora de peso resultará em um aparente acúmulo bastante rápido de peso e não pode ser filtrado das leituras. O acúmulo pode ser provocado pela própria máquina ou por itens que cruzem a seção de pesagem. É recomendável utilizar proteções contra correntes antiestáticas para aplicações bastante sensíveis já que mesmo as proteções contra correntes de ar podem causar acúmulo estático. Além disso, todos os componentes devem ser aterrados. Um ambiente cáustico pode diminuir a qualidade de uma célula de pesagem e de outros componentes As controladoras de peso estão disponíveis em diversos materiais. Componentes de aço inoxidável suportam ambientes hostis ou contato frequente com a água. Outros materiais podem ser revestidos com tinta resistente, mas não vão suportar ambientes de lavagem mais hostis.

Umidade/lavagem

Movimento no ar Derramamento

Abuso mecânico

Temperaturas extremas Estático/RFI Corrosão

Vibrações no chão Figura 4.1: Efeitos ambientais relativos à precisão

Algumas células de pesagem são fabricadas em alumínio. Elas funcionam bem e custam menos do que as células de pesagem em aço inoxidável, mas não foram projetadas para contato com a água ou outros produtos corrosivos. Uma das causas mais comuns da pouca precisão é o abuso mecânico. Os funcionários que trabalham com controladoras de peso podem danificar a controladora de peso desavisadamente. Exemplos comuns são: pisar na plataforma de pesagem, colocar torque excessivo em uma célula de pesagem apertando um parafuso ou girando o corpo do transportador de pesagem e limpando inadequadamente a controladora de peso. 4.2

O Produto

O produto ideal para uma controladora de peso deverá estar totalmente protegida por uma embalagem uniforme e bem fechada e não sacudir, balançar ou vibrar ao passar pela controladora de peso. A viscosidade de um produto líquido pode afetar as leituras do peso na controladora de peso quando sacode ou vibra (Figura 4.2). Quando o pacote passa pela plataforma de peso, quanto menos estável o conteúdo, mais tempo a célula de peso

precisará para obter uma leitura de peso precisa. Há muitas formas de tratar a instabilidade do produto (veja o Capítulo 5 “Aplicações e projeto do sistema”). Percurso

Figura 4.2: Vibração do produto

Assim como outros detritos, produtos soltos caindo da balança podem impedir indicações de peso precisas (Figura 4.3). Praticamente todos as controladoras de peso voltam a zerar a célula de pesagem quando há um intervalo na linha, mas, em geral, isso não costuma ser possível entre todos os itens. A leitura de zero pode flutuar para indicar a queda de produtos; no entanto, ela não consegue registrar todo produto derramado. Por exemplo, se sacos de farinha abertos estiverem passando por uma controladora de peso, o primeiro saco pode derramar um pouco de farinha na plataforma. Essa farinha pode não ser limpa 25

4. Fatores que afetam a precisão

antes do próximo saco ser pesado. A controladora de peso não tem tempo para zerar antes do próximo pacote. Mesmo que o segundo saco esteja abaixo do peso, a controladora de peso pode aceitá-lo com o peso adicional do produto derramado. Concluindo, práticas recomendáveis de projeto para aplicações onde o acúmulo de produtos derramados ou material estranho seja uma possibilidade incluem a minimização da área de superfície disponível onde o produto possa se acumular ou a incorporação de zonas de escoamento para auxiliar nas rotinas de limpeza. Percurso

Na maioria das controladoras de peso, um sensor fotoelétrico indica que um item está entrando em uma área de pesagem. Um produto com uma área de apoio não circular é girado de um lado para outro ou um produto móvel pode disparar a controladora de peso para começar prematuramente a registrar os pesos e acabar lendo um item como estando abaixo do peso. Os itens devem chegar à controladora de peso sempre com a mesma orientação. Percurso

Figura 4.3: Produto solto

Um pacote largo e baixo é bem mais estável do que pacotes finos e altos. Por exemplo, frascos de shampoo costumam ser considerados instáveis devido à sua proporção altura x largura. Quando um frasco de shampoo cruza uma controladora de peso ou se transfere de um transportador para outro, ele tende a balançar (Figura 4.4). Percurso

Figura 4.4: Produtos instáveis

Produtos instáveis que balançam afetam a precisão da leitura, já que podem não chegar a estabilizar completamente. Guias protetoras antes e depois da controladora de peso podem ajudar, mas elas não podem tocar em um item que esteja na plataforma de pesagem. Da mesma forma que na proporção peso-altura, o espaço ocupado pelo item também é muito importante. Quanto maior a área de superfície que toca o transportador de peso, melhor. Quanto menor o centro de gravidade, mais estável será o pacote. No entanto, é importante especificar o espaço ocupado além das dimensões físicas do item para o fornecedor de controladora de peso. É mais fácil

pesar caixas e latas uniformes do que sacos de polietileno cujos formatos e áreas de apoio podem variar de um item para outro (Figura 4.5). É mais difícil pesar produtos de formatos variáveis ao programar a controladora de peso e porque isso pode resultar na programação de um tempo de pesagem menor.

Figura 4.5: Produtos com formato variável

Produtos refletores, como alguns sacos de polietileno, superfícies metálicas e pacotes embalados com películas podem confundir o sensor fotoelétrico. Isso poderia resultar em atraso na medição do peso (indicando um item leve) ou não gravar peso algum. O problema pode ser solucionado ajustando-se o ângulo do sensor fotoelétrico ou a luz suspensa. Em alguns casos, pode ser preciso ter um sensor fotoelétrico especial para produtos refletores. Tempo e espaçamento inadequados entre os itens podem sobrecarregar a célula de pesagem colocando mais de um pacote na seção de pesagem de cada vez. Como regra geral, os itens devem seguir um espaçamento de alguns centímetros a mais do que o comprimento da seção de pesagem. Percurso

Figura 4.6: Espaçamento inadequado dos produtos

Observações

5. Projeto e aplicações do sistema

Capítulo 5 Projeto e aplicações do sistema Depois de termos discutido as características que definem um sistema confiável de controle de peso nos capítulos anteriores, é importante entender os tipos de sistemas disponíveis onde eles possam ser instalados e como especificá-los corretamente conforme a aplicação, as práticas recomendadas e os códigos de conduta aceitáveis. O tempo utilizado para especificar corretamente o sistema de controle de peso será recompensado com a eliminação da necessidade de grandes modificações após a instalação e facilidade de verificação do equipamento. Este capítulo fornece orientação prática sobre com escolher o equipamento e explica como adotar as técnicas de melhores práticas. Ele está dividido em três áreas principais: ▪▪ Controle de pacotes ▪▪ Itens de rejeição ▪▪ Considerações ambientais 5.1

Controle de pacote

Uma parte muito importante do controle de peso é o controle de pacotes. O espaçamento exato e uniforme dos pacotes em combinação com um alto grau de estabilidade do produto são fatores chaves para atingir resultados de peso preciso. Algumas controladoras de peso são especificamente projetadas para determinados tipos de pacote, como latas, sacos, caixas, pacote, itens pesados, itens leves, garrafas altas e outros. Alguns são construídos para produtos instáveis que possam ser mais pesados no topo, ter pouca área de apoio no transportador ou ter uma proporção desfavorável de altura-largura. Nas linhas de produção farmacêuticas, as controladoras de peso são equipadas com opcionais especiais para tornar o processo mais seguro. Esses opcionais incluem dispositivos que garantem que os pacotes sejam devidamente direcionados, orientados e rejeitados. Isso evita falhas no equipamento seguinte e permite que os métodos de verificação aperfeiçoem o processo de qualidade do produto. Pacotes rígidos com espaço de apoio consistente, como caixas ou pacote, correm bem em esteiras plásticas, en28

quanto sacos e outros itens maleáveis geralmente são mais adequados para correias. As correias laterais podem direcionar e estabilizar itens que são maiores em tamanho do que em altura. Alguns itens pequenos ou instáveis requerem um cadenciador vertical para espaçar os produtos antes de atingir a seção de pesagem. Existem muitos tipos diferentes de correias transportadoras e materiais que podem ser usados em seções de pesagem para reduzir a fricção e aumentar a precisão. Os dois exemplos são: ▪▪ Correias, que são usadas para maior precisão em produtos pequenos ▪▪ Anéis de vedação, que reduzem o efeito que o derramamento durante a pesagem tem nos resultados da pesagem A fricção também é causada pela umidade sob a correia e a força para baixo do item na correia. Isso pode ser minimizado pelo uso de plataformas de pesagem com características de superfície especiais, correias especiais ou procedimentos adaptáveis de limpeza e secagem. 5.1.1 Transferências A transferência dos produtos da linha de produção para a controladora de peso e de volta para a linha de produção é extremamente importante, e qualquer movimento desnecessário do produto durante a pesagem afetará a precisão. A vibração causada por transferências repentinas ou irregulares entre os sistemas também terá um efeito negativo na precisão da pesagem. Há tantas soluções de transferência possíveis quanto produtos e aplicações. Abaixo temos algumas soluções comuns de transferência para produtos considerados difíceis:

▪▪ Correias verticais laterais de transferência na Figura 5.1 ▪▪ Unidades de transferência mecânica superior na Figura 5.2 ▪▪ Transferência lateral na Figura 5.3 ▪▪ Rodízios acionados por motor e por gravidade Linha de produção

Transportador de entrada

5.1.2 Espaçamento entre pacote nos transportadores Para pesar com precisão, é essencial que apenas um item de cada vez passe pela seção de pesagem. Se não houver espaçamento suficiente entre os itens, teremos erros na pesagem. Para criar ou manter um espaçamento apropriado, as correias de espaçamento aceleram os produtos e criam um espaço maior entre os itens como mostrado na Figura 5.5. Neste caso, o transportador de espaçamento funciona a uma velocidade mais acelerada do que a linha de produção. Linha de produção

Percurso

Transportador de espaçamento

Transportador de pesagem

Figura 5.1: Correias verticais laterais de transferência, vista superior

Parafuso de ajuste de altura

Espaçamento correto

Percurso Produto constantemente espaçado com um pequeno espaçamento

Entrada

Rápido para obter distância correta

Mesma velocidade que o transportador por espaçamento

Figura 5.5: Espaçamento entre pacotes, vista superior Encaixotadora Percurso

Figura 5.2: Transferência mecânica superior, vista lateral

Percurso

Figura 5.3: Transferência lateral, vista superior

As controladoras de peso também estão disponíveis com polias de pequeno diâmetro e transferências de correias paralelas com encaixe (Figura 5.4) para transferências mais suaves de itens instáveis.

Se os itens estiverem se aproximando aleatoriamente da controladora de peso sem nenhum espaçamento consistente, como mostrado na Figura 5.6, pode ser necessário especificar um intervalo de tempo entre os pacotes. Um transportador de cadência cria um espaçamento uniforme entre os itens. Normalmente, o transportador de cadência reduz a velocidade dos pacotes para criar espaçamento ponta a ponta (onde o espaçamento é igual ao comprimento do item). O transportador de cadência prepara os itens para o transportador de espaçamento. Linha de produção

Transportador controle de cadência

Transportador de espaçamento

Transportador de pesagem

Espaçamento correto

Percurso Produto espaçado aleatoriamente

Mais lento do que a linha de produção

Rápido para Mesma velocidade corrigir distância do transportador de espaçamento

Figura 5.6: Espaçamento e o intervalo de tempo entre pacotes, vista superior

A “Regra de Ouro do Espaçamento” pode ser aplicada para determinar espaçamento, velocidade do transportador e produtividade da linha. Percurso

Figura 5.4: Correias paralelas de transferência com encaixe, vista superior

Quando os transportadores de entrada e saída em cada lado da controladora de peso tiverem polia de diâmetro grande, formando um espaço entre eles, uma chaca de transferência ou polias adicionais com diâmetro menor podem ser usados.

A Regra de Ouro: Velocidade do transportador = pacotes por minuto x espaçamento 100 PPM x 400 mm de espaçamento = 40.000 mm/min. = 40 m/min O espaçamento é a distância entre dois itens, medida da 29

5. Projeto e aplicações do sistema

ponta de um item até a ponta do outro item ou da centro para centro, em milímetro. Se um transportador de cadência não for usado quando houver espaçamento aleatório entre os itens, como mostrado na Figura 5.6, as seções de espaçamento e pesagem devem operar a uma velocidade superior para criar o espaço correto, especialmente para o pior cenário (itens ponta a ponta). Neste caso, o aumento da velocidade comprometeria a precisão e provocaria desgaste adicional nos componentes da controladora de peso. Observação: Há uma grande variedade de regras sobre diferenciais de velocidade, uma das quais é que a diferença entre as velocidades dos dois transportadores não deverá ultrapassar 10 a 15 m/min; caso contrário, o produto pode mudar de orientação. O fornecedor da controladora de peso precisará ser consultado já que esses parâmetros mudam com base no próprio pacote. 5.1.3 Outras soluções de espaçamento Pode não ser possível usar transportadores para produtos difíceis de espaçar. Isso se deve principalmente às dificuldades de estabilidade causadas por uma aceleração ou desaceleração repentina dos produtos. Embora haja várias soluções de espaçamento, duas das alternativas mais comuns são: ▪▪ Sistema de rosca sem fim, na Figura 5.7 ▪▪ Roda estrela e transportadores verticais de correia na Figura 5.8

Percurso

Espaçamento correto

Figura 5.7: Sistema de rosca sem fim, vista superior Linha de produção

Transportador de entrada

Percurso

Figura 5.8: Roda estrela e transportadores verticais e correia, vista lateral

Observação: O cadenciamento e o espaçamento entre pacotes é uma parte crítica do controle de pacotes e controle de pesos precisos. 30

É impossível definir um intervalo de tempo consistente entre determinados itens. Os pacotes devem ser rígidos e não sujeitos à sobreposição. Como os sacos não têm laterais rígidas, eles se amontoam quando a velocidade é reduzida. Abas estendidas na direção do fluxo provocam sobreposição dos itens quando a ponta de um encosta na ponta do outro. As sobreposições podem provocar problemas ainda maiores de controle de pacotes posteriormente. Se a controladora de peso for colocada logo após um ensacadeira, empacotadeira ou enchedora, os itens devem ter um espaçamento ou cadenciamento devidamente definidos. 5.1.4 Dicas de controle universal de produtos para controladoras de peso ▪▪ Guias laterais antes e depois da esteira de pesagem ajudarão a manter a estabilidade do produto; no entanto, os itens não devem entrar em contato com as guias quando estiverem sendo pesados. ▪▪ Se o acúmulo de produtos for uma preocupação, é preciso zerar automaticamente e fornecer espaço suficiente entre os pacotes para permitir que a controladora de peso zere novamente. ▪▪ Quanto mais largo o produto, melhor. Devido ao seu centro de gravidade, um item baixo e largo é mais estável do que um alto e fino. É importante conhecer os desenhos do produto. 5.2

Sistemas de rejeito

A melhor forma de rejeitar um produto é ditada pelas características específicas do produto, pelos requisitos de aplicações e pela ação corretiva que pode precisar ser tomada. A seguir temos informações sobre dispositivos básicos de rejeito, sua função e descrições breves de onde eles normalmente são utilizados. Um sinal de rejeito é enviado da controladora de peso para um sistema de rejeito na controladora ou posteriormente no processo. Os dispositivos de rejeito podem ser parte integrante da controladora de peso ou podem ser fornecidos separadamente. Os cronômetros são definidos para que o item correto seja rejeitado após ter sido definido como estando fora do peso. As controladoras de peso também podem aceitar sinais de rejeito de outros dispositivos de detecção de falhas, como detectores de metais e dispositivos de inspeção por raio X, aba aberta, tampa não encontrada e detectores de pacotes tortos, e rejeitar esses itens da linha. Vários métodos são usados para rejeitar os itens. Um simples jato de ar funciona muito bem em pacotes mais leves com

até 500 gramas, quando o item for independente (Figura 5.9). Jatos de ar pesados também podem ser utilizados para remover sacos de produtos maiores estilo almofada. Se o produto for frágil ou estiver em uma embalagem aberta, outras formas mais suaves de rejeição são recomendadas. Um rejeito com jato de ar consiste em uma mangueira de ar que força o ar pelo bocal a uma pressão elevada. O jato de ar resultante empurra os itens para fora do transportador. Os fatores determinantes para o sucesso dos rejeitadores de jato de ar incluem a velocidade do fluxo instantâneo, a densidade do pacote e mesmo a distribuição do material dentro do pacote.

Mesas giratórias ou esteiras de roletes opostos ao rejeito podem ser usados para coletar itens em uma posição reta para coleta posterior. Os portões podem desviar e orientar os produtos entre várias filas. Eles podem ser usados com um rejeitador suave ou como ferramenta de classificação. Eles costumam ser ativados pneumaticamente. Desviador Central (Figura 5.12) o desviador gira sobre o eixo em um plano vertical e direciona os itens para a esquerda ou direita. Transportador de pesagem

Porta central do rejeito OK

Rejeito

Percurso

Figura 5.12: Rejeito de desviador central, vista superior

Rejeito

Figura 5.9: Rejeito de jato de ar, vista superior e lateral

Rejeito por pressão (Figura 5.10) podem ser usados para uma ampla variedade de tamanhos e pesos de pacotes. Os rejeitos por pressão consistem em um cilindro de ar e uma placa montados em um eixo de pistão. Quando um item for ser rejeitado, o cilindro de ar é ativado por ar comprimido e a placa no final do pistão empurra o item para fora do transportador.

Os desviadores paralelos (Figura 5.13) são mais sofisticados e fornecem um melhor suporte às laterais do pacote e podem representar uma rejeição mais suave do que um único desviador. Eles são ideais para containeres abertos ou instáveis, porque guiam os itens quando eles estão nos portões de forma mais suave. Os desviadores devem ser usados em conjunto com as correias de baixa fricção que permitem que os itens deslizem facilmente para os lados. Transportador de pesagem

Portas paralelas OK

Rejeito Rejeito

OK Percurso

Rejeito

Figura 5.10: Rejeito por pressão, vista superior e lateral

Rejeito por varredura articulado de retirada suave (Figura 5.11) podem rejeitar os produtos com mais suavidade do que o jato de ar ou alguns rejeitos de retirada por pressão e podem ser usados em embalagens abertas ou itens que possam ser reaproveitados. Os rejeitadores de retirada suave são semelhantes aos rejeitadores de retirada por pressão, mas usam uma palheta em um ponto giratório para varrer os itens do transportador.

Figura 5.13: Rejeito de desviadores paralelos, vista superior

Os divisores de linha (Figura 5.14) podem desviar os itens para duas ou mais filas e são usados para rejeitar, classificar, desviar ou fazer a convergência entre os itens. Como rejeitador, eles são usados com itens instáveis e desembalados como garrafas abertas ou bandejas com carne e frango que exigem rejeições extremamente suaves. Corrediças ou placas transportadoras carregam o produto para as filas apropriadas. Transportador de pesagem

Line Dividers

Rejeito

OK Rejeito

Figura 5.11: Rejeito de varredura articulado de retirada suave, vista superior e lateral

Rejeito Percurso

Figura 5.14: Divisores de linha, vista superior

5. Projeto e aplicações do sistema

Os rejeitos pneumáticos exigem uma fonte de ar limpo. Há pequenos filtros disponíveis para realizar a limpeza do ar logo antes do rejeito. Os sistemas pneumáticos de abastecimento devem incluir lubrificação e eliminadores de umidade. Os transportadors basculantes (Figura 5.15) ou rejeitos suspensos (Figura 5.16) são transportadores que se inclinam mecanicamente para cima ou para baixo para rejeitar os itens.

Percurso OK

Saída Rejeito

Figura 5.15: Rejeito basculante superior, vista lateral

Eles são úteis para itens que são difíceis de desviar da direção do percurso. Há limites para a altura do item e na velocidade no transportador basculante superior e transportadores basculante inferior. Percurso OK

Saída Rejeito

Figura 5.16: Transportador basculante inferior, vista lateral

A maioria das controladoras de peso podem emitir um alarme ou parar após um número predefinido de itens consecutivos que foram rejeitados. Isso minimizará o número de produtos rejeitados e normalmente é uma clara indicação de que houve uma falha no sistema em algum lugar da linha de produção. Algumas controladoras de peso, especialmente as usadas para pesar grandes caixas ou barris, enviarão o sinal para parar um transportador e emitirão um alarme quando encontrarem um produto fora do peso. Parar o transportador é prático quando temos baixa produtividade de itens e quando poucas rejeições são esperadas, já que exige uma resposta do operador para continuar a produção.

vo de rejeito foram aproximados, chegando a 30 segundos sempre que a rejeição for planejada em algum ponto remoto, seja manual ou automaticamente. 5.2.2 Aplicações de velocidades variáveis/aplicações parada-início A rejeição e o intervalo de tempo precisos tornam-se mais complexos se o transportador tiver velocidade variável ou puder ser parado com produtos entre a seção de pesagem e o sistema de rejeição. O tempo que leva para o produto se mover para a posição de rejeição não é constante e, portanto, um método simples de atraso não pode ser adotado. A posição exata de todos os produtos no sistema é permanentemente monitorada e calculada pela controladora de peso usando a saída pulsada gerada pelos motores do transportador em combinação com sensores de barreira leve. Eles sinalizam o quanto a correia deverá se mover após cada produto entrar no sistema, incluindo quando ele é transferido para as seções seguintes. 5.3

Troca de produtos

A troca de produto pode envolver muitos ajustes de parâmetros, incluindo ajustes de controle, guias de proteção e velocidades da correia. A maioria das controladoras de peso permite uma configuração de memória para vários produtos, normalmente de 100 a 400 produtos. A troca de produtos salva na memória deverá poder ser realizada apenas com o pressionamento de alguns botões. Depois que os cronômetros e limites tiverem sido definidos para um produto pela primeira vez, as trocas subsequentes devem ser simples e rápidas. A memória do produto deverá ser suficiente para todos os requisitos de produto, especialmente quando vários produtos são executados ou várias velocidades são exigidas. É aconselhável economizar espaço para expansão. Os depósitos podem ter pequenos estoques de milhares de itens e pacotes diferentes. Nesses casos, é preciso realizar alguns ajustes manuais.

5.2.1 Tempo de rejeição

A configuração pode ser modificada de forma remota e automática utilizando uma interface PLC com a controladora de peso (para mais informações sobre o PLC, consulte o Capítulo 12). Isso não inclui mudanças mecânicas, como a largura das guias ou centros da correia, mas inclui todos as pré-programações de pesos de tara, limites de classificação e controle variável da velocidade do motor.

Sempre é preciso ter um atraso entre o momento da determinação do peso e a chegada no ponto de rejeição. Isso pode variar de frações de um segundo em aplicações de alta velocidade, onde a controladora de peso e o dispositi-

É recomendável procurar guias que sejam rapidamente ajustáveis a aplicações com diferentes tamanhos de itens. Elas devem ser facilmente ajustadas sem o uso de ferramentas e em alguns segundos.

Alguns transportadores são configurados para mudar as larguras do centro da linha com rapidez. Mais uma vez, o posicionamento flexível é bastante útil para trabalhar com itens de tamanho diferentes. Em muitas aplicações, não é necessário ajustar a largura do transportador. As unidades de velocidade variável são usadas para executar itens em velocidades diferentes, caso contrário, alguns itens podem ser pesados com mais rapidez do que o necessário. As unidades de velocidade variável são especialmente úteis quando o tamanho, espaçamento e velocidades da linha do pacote mudam de um produto para outro. As configurações de velocidade podem ser armazenadas na configuração do produto. Algumas controladoras de peso também podem ler os códigos de barra através de scanners e automaticamente trocar o produto e as configurações de limite de peso enquanto o item se aproxima. Os scanners de código de barra são especialmente úteis em aplicações de depósito e correio, onde as caixas podem ser enchidas e verificadas em ordem aleatória. 5.4

Considerações ambientais

Ao considerar o ambiente, pode ser difícil saber exatamente que tipo da controladora de peso é necessário, e pode ser mais fácil consultar o fornecedor da controladora de peso para pedir orientação. Várias considerações sobre a aplicação ajudarão a definir suas necessidades básicas de controle de peso: Condições de ambiente do sistema, precisão necessária, velocidade da linha e especificações de pacote. As seguintes páginas discutem aspectos ambientais. 5.4.1 Ambiente O Capítulo 4 já discutiu os atributos de ambiente que podem afetar a precisão e a durabilidade da controladora de peso. É preciso levar em consideração como esses atributos determinam os requisitos de ambiente de uma controladora de peso. Temperatura A aplicação pode ser em uma área refrigerada ou aquecida. Ela pode ser a pesagem de itens congelados, refrigerados ou aquecidos, e a temperatura ambiente pode variar em 10 ou mais graus durante o dia. A temperatura também pode afetar alguns dos outros processos de rotina em sistemas produtivos. Na maioria das aplicações de controladora de peso, a temperatura não será um problema, mas se forem esperadas grandes flutuações ou extremos, é aconselhável deixar isso claro ao fornecedor da controladora de peso.

Grandes flutuações de temperatura ou temperaturas extremas podem provocar condensação. Nesses casos, é necessário usar isolamento e vedação para os controles, caixas de vedação, motores e células de peso com proteção à condensação. Produtos extremamente quentes ou frios também podem exigir o uso de materiais especiais na correia. As células de carga percebem mudanças nas temperaturas ou gradientes e reportam essa mudança como um peso impreciso. Quando a temperatura estabilizar, a controladora de peso pode retomar as operações normais e processar os pacotes com precisão. Umidade Se houver excesso de umidade ou condensação em um item ou em torno de um determinado item a ser pesado ou se as superfícies não forem lavadas regularmente com água, a controladora de peso precisará de um nível adequado de proteção contra entrada de água. Aço carbono e alumínio não tratado acabam corroídos em um ambiente úmido, mesmo que haja uma tinta ou revestimento resistente à água. Se a umidade acumular apenas na área do produto, componentes de aço inoxidável e à prova d'água em torno da área do produto podem ser suficientes. Produto ou ambiente cáustico Se os produtos ou planos de limpeza contiverem produtos químicos clorados, com açúcar ou sal, a controladora de peso precisa ser projetado e construído para suportar condições de lavagem rigorosas. HACCP O HACCP (Análise de perigo e pontos de controle críticos) é uma abordagem sistemática e preventiva da segurança alimentar que trata de riscos físicos, químicos e biológicos como forma de prevenção, em vez de concentrar os esforços na inspeção de produtos acabados. O HACCP é usado na indústria de alimentos para identificar possíveis riscos à segurança alimentar, de forma que medidas importantes, conhecidas como Pontos Críticos de Controle (CCPs), possam ser tomadas para reduzir ou eliminar o risco dos perigos percebidos. O sistema é usado em todos os estágios da produção e do preparo de alimentos, incluindo processamento, preparação, embalagem e distribuição de alimentos. Padrões de Proteção contra Entrada de Água O NEMA (National Electrical Manufacturers Association) estabelece padrões para controles industriais e de sistemas. Esses padrões classificam os sistemas pela sua capacidade de manter as partículas e a umidade fora do gabinete ou do conector. Os seguintes termos descrevem a proteção de ambiente exigida pelos controles e gabinetes da controla33

5. Projeto e aplicações do sistema

dora de peso. Informações adicionais e descrições podem ser obtidas através da Internet. Os exemplos comuns incluem: ▪▪ IP 30 – Evita a entrada de objetos >2,5 mm (ferramentas, fios grossos, etc.). ▪▪ IP 54 – A entrada de poeira não pode ser inteiramente impedida, mas a quantidade que entra não é suficiente para interferir na operação satisfatória do equipamento. Derramamento de água no gabinete a partir de qualquer direção não terá um efeito prejudicial. ▪▪ IP 65 – Sem entrada de poeira. Protegido de jatos de água. Água jogada pelo bocal contra o gabinete de qualquer direção não terá nenhum efeito prejudicial. ▪▪ IP 66 – Vedação total contra de poeira. Protegido de jatos potentes de água. Protegido de jatos potentes de água contra o gabinete de qualquer direção não deverá ter efeitos prejudiciais. ▪▪ IP 67 – Vedado contra entrada e poeira. Protegido contra imersão de até 1 m. Impede a entrada de água em uma quantidade perigosa se o gabinete ficar submerso na água sob condições definidas de pressão e tempo (até um metro de submersão). ▪▪ IP 69k – O padrão DIN 40050-9 estende a proteção para aplicações de lavagem com alta pressão e altas temperaturas. Esses gabinetes não devem ser protegidos apenas contra poeira (IP6X), mas também capazes de suportar limpeza com alta pressão e a vapor. O teste especifica um bocal de borrifação que é alimentado com água a 80°C em 8 – 10 MPa (80 – 100 bar) e uma velocidade de fluxo de 14 – 16 l/min. O bocal é mantido a uma distância de 10 – 15 cm do dispositivo testado em ângulos de 0°, 30°, 60° e 90° por 30 segundos cada (Figura 5.17). O dispositivo de teste fica em uma mesa giratória que gira a cada 12 s (5 rpm).

90o 60o

10-15 cm

30o

Figura 5.17: Teste de IP 69k

Observação: Gabinetes fornecem pouca proteção se forem deixados abertos ou soltos. Mantenha os gabinetes elétricos fechados, a menos que os componentes internos estejam passando por manutenção. 34

Ambientes de risco (Classe I/II, A/B) ATEX zona 2 ou 22 Uma área de risco é qualquer espaço interno ou externo que contenha gases explosivos, vapores, poeira ou partículas suspensas no ar, que quando misturadas ao ar, possam atingir concentrações explosivas perigosas. Qualquer indústria pode ter áreas classificadas como perigosas. Uma empresa deve aderir a determinados requisitos dependendo da classificação dos perigos para evitar incêndio ou explosão. Existem vários métodos de proteção. O mais básico é manter todo o equipamento que possa causar incêndio ou explosão fora da área classificada. Outros métodos incluem usar apenas equipamento intrinsecamente seguro, gabinetes à prova de explosão ou sistema de purga. A purga em um gabinete consiste em manter o fluxo de ar com pressão positiva para manter substâncias perigosas (inflamáveis) longe do ambiente. É crucial eliminar ou reduzir faíscas ou eletricidade estática. Se a controladora de peso estiver operando em uma área classificada como de risco, o ambiente precisará ser protegido com, pelo menos, um dos métodos acima. Há controladoras de peso e componentes à prova de explosão disponíveis no mercado. Consulte a Figura 5.18 para uma descrição das classes de perigo. Nomeação

Descrição

Classe I

Gases e vapores inflamáveis, Grupos A, B, C, D

Classe II

Poeira de combustível, Grupos E, F, G

Classe III

Fibras e pedaços inflamáveis

Divisão I

Classe, II ou III normalmente presente

Divisão I

Classe I, II ou III presente em uma falha

Não classificado

Propriedades perigosas a uma distância suficiente de uma área classificada para ser determinada como segura

Figura 5.18: Classificações de área de perigo

Consulte o N.E.C. (National Electric Code Book), Artigo 500 para uma explicação mais detalhada das classes de perigo. Na Europa, é possível consultar a classificação ATEX, DIRETIVA 94/9/EC DO PARLAMENTO E DO CONSELHO EUROPEU sobre leis semelhantes nos Estados Membros relativas a equipamentos e sistemas de proteção para uso em ambientes potencialmente explosivos. 5.4.2 Vibrações ambientais e movimento do ar A estrutura de pesagem deverá ser isolada de todos os outros componentes da máquina para minimizar a trans-

missão de vibrações que poderiam afetar negativamente os resultados da pesagem. As controladoras de peso podem ser posicionadas em pedestais que têm diferentes características de vibração como o chão de fábrica. Os movimentos de ar que podem ter influência nos resultados de pesagem podem ser provocados por unidades de ar condicionado, ventiladores e mesmo janelas abertas ou turbulências de ar causadas pela passagem de empilhadeiras. Pode ser que uma seção de pesagem isolada da aplicação precise de amortecedores especiais ou proteções contra correntes de ar. A proteção contra corrente de ar é útil em aplicações de alta precisão, mas pode não agregar valor em sistemas de menor precisão ou ambientes razoavelmente estáticos. 5.5

Proteção da controladora de peso em relação ao seu ambiente.

Existem métodos diferentes para proteger a controladora de peso de seus ambientes: ▪▪ Mantenha a área de trabalho limpa ▪▪ Proteja a seção de pesagem de detritos que estejam caindo ▪▪ Nenhum outro sistema mecânico deve permanecer em contato físico com uma controladora de peso ▪▪ Aparafuse firmemente a controladora de peso ao solo ▪▪ Isole a controladora de peso do maquinário com vibrações fortes ▪▪ Isole a controladora de peso do vento ou da corrente de ar ou instale proteções se necessário ▪▪ Aterre as proteções e os componentes que tocarem na controladora de peso ▪▪ Deionize o produto, se necessário ▪▪ Proteja a controladora de peso da interferência da rádio frequência ▪▪ Proteja as linhas de picos de tensão ▪▪ Escolha a construção mais adequada para as condições do ambiente de produção ▪▪ Use uma célula de pesagem que seja adequada para o ambiente ▪▪ Forneça a todos os funcionários que entrarem em contato com as controladoras de peso um treinamento para uso do sistema. Isso inclui operadores, mecânicos, equipe de manutenção e engenheiros de fabricação ▪▪ Conduza manutenção de rotina e preventiva, defina um plano de serviço e manutenção ▪▪ Limpe a controladora de peso de acordo com as instruções do fornecedor

5.6

Satisfação dos requisitos de varejistas e da indústria de alimentos

Dispositivos de controle simples podem ser incluídos no projeto do sistema de controle de peso para assegurar que um dispositivo de rejeição esteja operando adequadamente, que pacotes com peso superior ou inferior sejam devidamente rejeitados e que o sistema da controladora de peso esteja operando em modo de proteção contra falhas. A implantação dos requisitos de projeto a seguir é aconselhável e provavelmente atenderá à maioria dos requisitos dos varejistas e da indústria de alimentos: ▪▪ Um sistema de rejeição automático para remover efetivamente o produto da linha de produção ▪▪ Um compartimento de rejeito com trava para receber o produto rejeitado, ao qual apenas pessoal treinado e autorizado tenha acesso. Se o produto for rejeitado em um compartimento aberto ou estiver prontamente acessível, ele pode ser facilmente retornado para a produção por erro. A rejeição em compartimentos de rejeição com trava ajuda a superar esse problema ▪▪ Um dispositivo de aviso deverá ser incorporado para indicar quando o compartimento estiver cheio ▪▪ Uma área totalmente delimitada entre a seção de pesagem e o compartimento de rejeição ▪▪ Uma indicação sonora e visual do status do sistema, ex. o produto foi rejeitado ▪▪ Uma fotocélula para detectar cada pacote que passe pelo sistema (para facilitar a definição correta do tempo do mecanismo de rejeição) ▪▪ Um sistema à prova de falha pára a correia em resposta aos eventos a seguir: - Compartimento de rejeito cheio - Queda na pressão do ar - Falha no sistema de confirmação de rejeito - Falha na controladora de peso As definições de quem, onde e como será o reinício do sistema podem ser configuradas durante a instalação e devem incluir um conjunto completo de permissões baseadas nos perfis de usuário e acesso. Pode ser necessário definir procedimentos diferentes de instalação para cada parada automática da correia conforme detalhado acima dependendo dos procedimentos de qualidade implantados. É recomendável informar o fornecedor da controladora de peso sobre os procedimentos padrão de operação em caso de parada da correia ao fazer a encomenda de uma controladora de peso para que possa ser levado em consideração durante as fases de projeto e configuração. Planos de ação e procedimentos adequados devem ser implantados para assegurar a pesagem adequada dos produtos nos transportadores de cadência, espaçamento, entrada e pesagem durante o período em que o sistema permanecer parado. 35

6. Razões para controle de peso

Capítulo 6 Razões para controle de peso A compra de um sistema de controle de peso pode representar um investimento de capital considerável para muitas empresas. É portanto importante que o equipamento seja confiável e adequado para a aplicação e seja usado da forma mais eficaz. Isso garantirá um bom retorno de investimento com a minimização dos custos e a maximização da qualidade do produto.

Embora as controladoras de peso costumem ser associadas à conformidade com regulamentações, elas também aumentam a produtividade através da redução de desperdícios, diminuição das tolerâncias e contribuição para produzir produtos mais consistentes. Abordagens diferentes para adquirir uma controladora de peso, e os motivos para a sua implementação são discutidos em mais detalhes neste capítulo. 6.1

Evite multas onerosas e prejuízos à reputação da sua marca com uma inspeção totalmente precisa do peso

Um dos principais motivos para implantar um programa de controle de peso é garantir a conformidade com as regulamentações governamentais e os padrões da indústria

através de uma pesagem em linha de todos os pacotes. A inspeção total do peso é parte integrante de um programa coordenado de qualidade e controle de processo que ajuda a aumentar o rigor do processo exigido pelo mercado de hoje. 6.2

Fazendo melhor uso de recursos limitados

Uma controladora de peso precisa fornece tolerâncias de produção mais rígidas gerando menos desperdícios e permitindo que mais produtos finais sejam produzidos com o mesmo volume de estoque. O custo das matérias primas pode ser bem elevado, e uma controladora de peso deverá ser parte de um programa geral para aproveitamento máximo dos recursos disponíveis. A Figura 6.1 mostra um cálculo simples para destacar a economia que pode ser obtida reduzindo o excesso de enchimento em apenas um grama.

Informações sobre pacotes e produção

Economias obtidas (com redução de um grama no

Peso de pacote na etiqueta = 450 gramas Custo do material = 0,1 centavos por grama Velocidade de linha = 200 ppm Utilização de linha = 65% Turno = 8 horas Turnos por dia = 2 Dias por ano de produção = 230

Economia de 0,1 centavo por pacote

excesso de enchimento)

Economia de 20 centavos por minuto $12 de economia por hora $124 de economia por dia $28.704 de economia por ano

A redução do enchimento em um grama como mostrado neste exemplo pode corresponder a uma quantidade de matéria prima suficiente para produzir mais 60.000 produtos Figura 6.1: Exemplo para demonstrar o impacto da redução de um grama do excesso de enchimento

6.3

Mantenha as enchedoras em sintonia com o feedback da controladora de peso ativa

O feedback da enchedora é um dos principais motivos para se investir em uma controladora de peso. Isso permite o monitoramento ativo do desempenho da enchedora e minimiza excesso ou falta indesejados no enchimento dos produtos mantendo os bicos e os processos da enchedora devidamente ajustados. As controladoras de peso podem se comunicar diretamente com o controle da enchedora ou serem colocadas em rede com os sistemas de automação de chão de fábrica existentes para controle de feedback completo e ilimitado. 6.4

Menos falsas rejeições, menos retrabalho e refugo reduzido

Os processos que incorporam um controladora de peso precisa e bem mantido também acabam com menos produtos em seus compartimentos de rejeição. Tolerâncias mais rígidas levam a processos de qualidade geral aprimorada reduzindo a quantidade de refugo da produção e de produtos que exigem retrabalho. As falsas rejeições também são minimizadas à medida que as precisões da controladora de peso se tornam mais elevadas e as configurações da zona, mais refinadas. 6.6

Caso uma empresa esteja sendo investigada como resultado da queixa de um cliente, a documentação fornecerá a comprovação necessária do histórico dos processos de produção.

Proteção do cliente e do consumidor

Os fabricantes têm uma obrigação para com seus clientes e usuários finais de minimizar o risco de que produtos abaixo do peso ou que tenham peças faltando sejam enviadas para o consumidor e assegurar uma qualidade de produto consistente. Não fazer isso pode acabar provocando animosidade entre o varejista ou o cliente e o fabricante e resultar em possível quebra na relação de confiança com o cliente e na perda de oportunidades futuras de negócios. 6.5

Por esse motivo, a responsabilidade de uma organização não está relacionada unicamente à proteção do consumidor final, mas também da marca e da reputação da empresa. As marcas de produto são patrimônios importantes a serem administrados com cautela e que precisam ser protegidas de todas as formas de propaganda negativa. Produtos com baixo peso nas mãos dos consumidores podem ter um sério impacto negativo para qualquer empresa resultando em prejuízos à marca e possivelmente custos de recall.

6.8

Maior eficácia geral do equipamento

A Eficácia Geral do Equipamento (OEE) é ampliada através do aprimoramento de um ou todos os indicadores de “disponibilidade, desempenho e qualidade”. O monitoramento total dos itens produzidos fornece indicações valiosas das variações no processo que levam a eventos de inatividade (disponibilidade) inesperados e a uma redução da capacidade da linha (desempenho) provocados por dispositivos anteriores fora de sintonia. Tolerâncias de produção mais rigorosas através do uso de controles de peso reduzem o enchimento em excesso ou em falta resultando em um maior volume de produtos “bons” (qualidade) do processo de produção. 6.9

Medições integradas promovem aprimoramentos e eficiências no processo

As controladoras de peso permitem o monitoramento dos processos de produção em tempo real, incluindo estatísticas de produção e tendências de SPC (Controle de Processo Estatístico), tudo para aprimoramentos no processo e eficiências operacionais.

Operação com economia de mão-de-obra

O uso de balanças estáticas para verificar os produtos é comum a muitas operações; o uso de controle de peso em linha elimina possíveis erros na amostragem e os custos de mão-de-obra associados a esses tipos de operações. 6.7

Proteção da marca e da reputação

Marcas de produtos altamente reconhecidas oferecem aos clientes uma sólida garantia de segurança e qualidade. A marca é frequentemente responsável por incentivar compras repetidas dos clientes e, portanto, é uma ferramenta importante para maximizar as vendas e justificar um preço de produto superior para fabricantes e varejistas.

Figura 6.2: Monitoramento em tempo real de processos de produção

7. Elaboração de um programa eficaz

Capítulo 7 Elaboração de um programa eficaz Depois de ter decidido implantar ou melhorar um programa de controle de peso existente, é importante assegurar que as etapas sejam bem definidas e que sejam iniciadas da forma mais eficiente possível. Este capítulo e os próximos fornecem orientação e informações práticas e úteis sobre como construir um programa eficaz.

7.1

Requisitos do programa

A implantação de um programa de controle de peso consistente em ser uma decisão precisa e estratégica da empresa; caso contrário, há o risco de que ele deixe de ser importante e não seja mantido com eficácia O projeto e a implantação do programa devem ser governados por diversas necessidades e objetivos da empresa, a variedade de produtos fabricados, os processos adotados e o tamanho e da estrutura da empresa. O objetivo deverá considerar todos os diferentes aspectos de um programa de controle de peso e usá-lo para complementar e melhorar a qualidade geral do programa. 7.2

Principais elementos

É importante ter um bom entendimento dos princípios de controle de peso, das principais características do sistema e do projeto, da análise estatística dos dados, do controle do processo e de fatores ambientais que possam afetar a capacidade da controladora de peso (veja os capítulos de 1-5). A discussão a seguir se aplica aos princípios básicos da operação do controle de peso para práticas operacionais da vida real. Os principais elementos do sucesso operacional serão tratados nos próximos capítulos como descrito na Figura 7.1.

Principais elementos

Capítulo

Metas operacionais e requisitos

▪▪ Definição de metas de controle de peso e especificações de sistema, incluindo auxílio para cálculo de custo total de propriedade

Regulamentações e diretrizes metrológicas

▪▪ Compreensão das regulamentações e diretrizes que regulamentam a produção e o uso dos sistemas de controle de peso

Instalação e verificação de desempenho

▪▪ Procedimentos de instalação e comissionamento, treinamento de operador e verificação de desempenho

Definição de limites

▪▪ Compreensão dos limites de zona e de

como defini-los para assegurar a conformidade

Maior eficiência

▪▪ Usando os recursos e as opções de software, é possível ter maior controle sobre os seus processos de produção

Sustentação do desempenho com a OEE

▪▪ Compreensão da OEE e dos fatores que podem influenciar o desempenho da linha de produção

Figura 7.1: P rincipais elementos para o sucesso do programa de controle de pesagem

7.3

Documentação do programa

Um programa de controle de peso deverá ser documentado como um conjunto de políticas e procedimentos controlados. O escopo e o detalhe dos procedimentos devem ser proporcionais ao tamanho, complexidade e linhas de comunicação da empresa. Para pequenas empresas, pode ser viável estabelecer todos os controles necessários em um único procedimento operacional. Já em empresas maiores, pode ser necessário integrar os requisitos no sistema existente de gerenciamento de inspeção, conformidade e qualidade do produto. Os programas de controle de pesagem mais eficientes são estabelecidos, documentados, operados e mantidos dentro dos limites de um programa de inspeção de produtos estruturado e do sistema de gestão de qualidade que conta com o suporte de todas as atividades gerais de gerenciamento da empresa. Procedimentos Operacionais Padrão Documentados (SOPs) relacionados ao programa de controle de peso são fundamentais para oferecer ao cliente um produto de alta qualidade consistentemente. Além disso, os SOPs fornecem a base para um treinamento uniforme de vários indivíduos e departamentos que interagem com a controladora de peso e o programa de controle de peso geral. A documentação relevante e significativa é muito importante. Caso uma empresa esteja sendo investigada como resultado de uma queixa do cliente, a documentação fornecerá a evidência necessária do histórico dos processos de produção. 7.3.1 Política de controle de peso No sistema de inspeção de produtos, uma política de controle de peso deverá ser desenvolvida e endossada pela direção da empresa. Ao definir a política, é importante que ela: ▪▪ Seja apropriada para a função da empresa com relação a sua posição na cadeia de suprimento ▪▪ Atenda a todos os requisitos aplicáveis de conformidade com regulamentações, varejo, clientes e empresa, segurança alimentar, contenção de custos, OEE e qualidade ▪▪ Seja comunicada, implementada e mantida em todos os níveis da empresa ▪▪ Seja revisada para assegurar adequação contínua ▪▪ Seja suportada por objetivos mensuráveis ▪▪ Estabeleça o que deve ser feito em caso de rejeição do produto ou falha no sistema

7.3.2 Responsabilidades e autoridade A direção deverá assegurar que as responsabilidades e autoridades estejam claramente definidas e comunicadas na empresa para garantir operação e manutenção eficazes de seus programas de controle de peso. Todo o pessoal da empresa deverá ter a possibilidade de reportar situações e problemas potencialmente perigosos associados à operação eficaz do programa de controle de peso, com uma definição clara de relatórios e documentações de ações corretivas e não conformidade do processo. 7.3.3 Procedimentos documentados Para o programa ser eficaz, os procedimentos devem ser: ▪▪ Apropriados para as necessidades organizacionais da instalação, conformidade e qualidade ▪▪ Apropriados para o tamanho e o tipo da operação e a natureza dos produtos sendo fabricados ou controlados ▪▪ Implementados em todo o sistema de produção, seja como programas aplicáveis em geral ou como programas aplicáveis a um produto particular ou linha operacional ▪▪ Aprovados pelos responsáveis na empresa, incluindo operações e controle de qualidade 7.3.4 Registros É necessário estabelecer e manter registros para fornecer evidência da conformidade com os requisitos e da operação eficaz do programa de controle de peso. Eles devem ser integrados ao programa de qualidade geral para assegurar a continuidade e a sustentabilidade do programa. Os registros devem permanecer legíveis, prontamente identificáveis e recuperáveis, independentemente de estarem em formato eletrônico ou em papel. Um procedimento documentado deverá definir os controles necessários para identificação, armazenamento, proteção, recuperação, tempo de retenção e disposição de registros. 7.4

Competência, conscientização e treinamento

Os funcionários que executam atividades que têm algum impacto na eficácia do programa de controle de peso devem ter preparo, treinamento, qualificação e experiência adequados. Eles devem estar cientes da relevância e da importância de suas atividades e de como elas contribuem para o sucesso do controle de peso e do programa de inspeção geral de produtos. Registros apropriados de educação, treinamento, qualificações e experiência devem ser mantidos. 39

8. Metas operacionais e requisitos

Capítulo 8 Metas operacionais e requisitos Antes de contatar um fornecedor da controladora de peso, defina requisitos e metas exatos para o programa, e as expectativas de custo total de propriedade e retorno de investimento. Este capítulo descreve informações importantes que são essenciais para definir os requisitos operacionais, incluindo especificações detalhadas para a instalação do sistema da controladora de peso e os princípios de cálculo de custo total de propriedade e retorno de investimento. 8.1

Definição de metas da controladora de pesos

Antes de iniciar a implantação de um programa de controle de peso, as metas operacionais devem ser claramente definidas. Analise a introdução deste guia e anote as suas metas. Defina as etapas a serem seguidas; por exemplo, o que será feito com os itens que são rejeitados pela sua linha de produção? ▪▪ Eles serão descartados? ▪▪ Eles serão manualmente inspecionados? ▪▪ Eles serão guardados? ▪▪ Os itens rejeitados serão mantidos para outra finalidade? ▪▪ Eles serão retrabalhados e inseridos de volta na linha? Neste exemplo, o tipo e as características dos produtos e o seu descarte quando rejeitados determinarão qual o mecanismo de rejeição e método de coleta mais indicados. 8.2

Folhas de especificação

As páginas 43 e 44 contêm um definição básica das informações que geralmente são exigidas para criar uma controladora de peso básico. O preenchimento e a discussão dessas páginas garantirão um nível mínimo de detalhamento e entendimento da aplicação ao conversar com fornecedores de controladoras de peso, integradores de linha e outros membros da equipe de projeto: ▪▪ Página 43: Especificação do sistema da controladora de peso (1) descreve o ambiente e os requisitos do sistema

▪▪ Página 44: Especificação do sistema da controladora de peso (2) oferece uma visão geral completa de todas as informações necessárias para implementar e integrar uma controladora de peso na linha de produção

8.3

Custo total de propriedade

Qualquer que seja o motivo para um investimento em controladora de peso, é essencial construir um caso sólido antes de fazer um investimento de capital A gerência e os responsáveis pela decisão preferem ver provas concretas do custo total de propriedade do novo equipamento. Um cálculo do custo total de propriedade protege contra surpresas desagradáveis já que o resultado dessa investigação pode demonstrar que o custo operacional ao longo de um determinado período de tempo é, em alguns casos, bem maior do que os custos iniciais de investimento. Os cálculos de custo total de propriedade são fundamentais para tomar decisões sobre o acréscimo de novos equipamentos, do tipo de tecnologias que deve ser usado ou da determinação de substituir um sistema obsoleto. É essencial ao comprar um sistema de controle de peso expandir o escopo das considerações de custo além do investimento inicial e dos custos operacionais normais. O modelo do custo total de propriedade deve ser estendido para levar em consideração custos diretos e indiretos e economias associadas com a máquina e o processo que resulta do investimento. Apenas quando todos esses fatores são levados em consideração, é possível fornecer uma visão precisa do custo total de propriedade, e o cálculo do retorno resultante pode ser corretamente estabelecido. 8.3.1 Definição de custos Reunir todas as informações e considerar custos e economias não é difícil, mas deve ser especialmente adaptada para o equipamento de controle de peso (Figura 8.1) e o processo onde ele será aplicado. O primeiro ano de parceria é o mais caro porque inclui despesas como o custo do equipamento, instalação, treinamento, kits de peças de reposição, integração de linha de produção, que podem

incluir o uso de consultores externos e, muitas vezes, a eliminação de equipamento antigo. Depois do primeiro ano de propriedade, os custos operacionais, custos de manutenção, incluindo troca de peças desgastadas, indisponibilidade não programada e garantias estendidas, todos são somados aos custos constantes. Se a aplicação exigir a aprovação de um órgão de Pesos e Medidas, também devem ser contabilizados os custos dos procedimentos de avaliação da conformidade e inspeção periódica por oficiais e calibração. A avaliação desses custos é a base de todos os cálculos econômicos futuros como custo total de propriedade e lucratividade geral da linha. 8.3.2 Definição da economia A economia que pode ser obtida com a implantação de um sistema de controle de peso depende em grande parte de se você está substituindo uma controladora de peso existente por um modelo mais novo, mais preciso ou mais confiável ou substituindo um processo de pesagem por solução dinâmica de controle de peso. Normalmente, a grande maioria

das economias é obtida através da redução de refugo e retrabalho, redução da distribuição gratuita de produtos e eliminação de devoluções de produto decorrentes da falta de peças ou de pouco enchimento. Em alguns processos, uma redução na distribuição gratuita de produtos também pode ter um resultado positivo produzindo produtos mais vendáveis com a mesma quantidade de estoque de matéria prima. Se isso for verdade, ele também deverá ser contabilizado no modelo de custo total de propriedade. Para cada uma dessas categorias, calcule as economias estimadas examinando com que frequência esses eventos ocorrem e atribua um custo a cada uma delas. Uma melhor proteção da marca gera economias consideráveis, que são difíceis de quantificar. Um recall pode danificar gravemente a reputação de uma empresa e gerar diversos custos inesperados. Nos recalls de produtos, há fatores que precisam ser considerados, incluindo taxas, custos de inspeção e supervisão, custos de entrega de devoluções e custos de processos jurídicos. Há muitas variáveis a incorporar em uma proposta de custo total de propriedade e avaliação das economias. Os cus-

Introdução aos custos e economias da implantação de um programa de controle de peso Custo inicial do investimento

C U S T O

E C O N O M IA

Ano 1

Ano 2

Ano... n

Compra de equipamento

–

Instalação/Start up

–

Documentos de validação

–

Custos de pesos e medidas (onde aplicável)

–

Treinamento nas premisas do fornecedor ou do cliente

–

Kits iniciais de peças sobressalentes

–

Contrato de manutenção

–

Integração da linha de produção

–

Descarte de equipamentoantigo

–

Total

–

Ano 1

Ano 2

Ano... n

Ano 1

Ano 2

Ano... n

Anos seguintes (em geral até cinco anos)

Ano 0

Custos de operação

–

Custos de manutenção

–

Indisponibilidade não programada

–

Garantia estendida

–

Calibração periódica oficial (onde aplicável)

–

Atualizações de software/hardware

–

Total

–

Economia

Ano 0

Redução de refugo

–

Redução de retrabalho

–

Redução de mão-de-obra

–

Redução de desperdício de produto

–

Eliminação de retorno de produto

–

Proteção da marca e do relacionamento com o cliente

–

Total

–

Figura 8.1: Introdução a custos e economias

8. Metas operacionais e requisitos

tos de equipamento, instalação e treinamento devem estar prontamente disponíveis; o fornecedor do equipamento deverá ser capaz de fornecer orientação sobre despesas como custos de operação e manutenção e indisponibilidade não programada. Considere também que uma controladora de peso inspeciona 100% de todos os produtos. O quanto antes ele for inserido no processo de produção, mais economias você obterá. Como exemplo, a determinação de produtos com pouco enchimento logo depois da enchedora é bem mais eficaz do que rejeitar todas as caixas já próximas da finalização do produto para remessa. 8.4

Considerações sobre retorno do investimento

A definição de todos os custos no modelo de custo total de propriedade, incluindo as economias e os benefícios econômicos, servirá de base para as várias decisões relacionadas ao investimento em um programa de controle de pesagem. O cálculo do retorno do investimento pode ser feito comparando-se os custos com as economias. Além disso, o período de retorno desse investimento pode ser calculado contando o número de anos necessários antes que a economia cumulativa seja igual ao investimento inicial e a custos periódicos recorrentes. Considere também todas as recomendações neste guia sobre redução das taxas de

rejeição, reduzindo os limites de tolerância e outros fatores que levem à aquisição de uma controladora de peso que atenda às suas metas de produção. Isso levará a um aumento nas economias e redução do período de retorno. 8.5

Cálculo de redução da distribuição gratuita do produto

Uma das maiores economias pode ser obtida conectandose uma controladora de peso a uma enchedora ou outro tipo de dispositivo medidor (ex. fatiador ou extrusor) para reduzir o excesso de enchimento ou a distribuição gratuita desnecessária de produtos economizando matéria prima valiosa. Controle de feedback automático a partir da controladora de peso combinado com uma enchedora precisa permite a utilização das economias e pode ser um fator importante para incentivar o investimento em uma nova solução de controle de peso. O exemplo a seguir ajudará a calcular possíveis economias que podem ser feitas ao reduzir a distribuição do produto. O auxílio para cálculos é fornecido exclusivamente como guia e representa as informações mínimas necessárias para tornar realista o cálculo das economias de custo. Este auxílio pode se usado para enchedoras e contagem de itens, contanto que o peso por peça seja conhecido e relativamente constante (para mais detalhes veja o Capítulo 12).

Exemplo: Uma linha enche 200 latas por minuto, três turnos de sete horas por dia, 230 dias com uma eficiência de linha de 70%. O excesso de enchimento médio era de 10 g, a um custo de $0,0001 por grama. O custo do excesso de enchimento por ano seria de $40.572. Usar uma controladora de peso com uma precisão de 2 g em dois desvios padrão poderia resultar em uma economia anual de $32.457.

Taxa de pacote por minuto (ppm):

A _ _________

Horas de operação da linha por dia:

B _ _________

Número de dias de operação por ano:

C _ _________

Eficiência da linha:

Excesso de enchimento médio por pacote em gramas:

D _ _________

Custo do produto por grama:

E $ _ _________

OEE% _ _________ (ex. 70%)

Ao definir o excesso de enchimento em um enchedora, recomendamos que ele seja definido para menos do que a precisão da controladora de peso. Precisão da controladora de peso em gramas a dois sigmas:

F _ _________

Pacotes por ano:

G _ _________ A x 60 x B x C x OEE

Custo atual do excesso de enchimento por ano:

H $ _ _________ G x E x D

Custo de excesso de enchimento com uma controladora de peso:

I $ _ _________ G x E x D

Economia por ano com uma controladora de peso:

Notas:

J $ _ _________ H - I

Especificação do sistema controlador de peso (1) Metas da controladora de peso: o Reduzir excesso de enchimento o Eliminar falta de enchimento o Inspeção o Verificação

o Contagem o Feedback o Aprovações de pesos e medidas

Produto(s): Quantos produtos diferentes? __________ No.

Descrição

Comprimento / Diâmetro

Largura

Altura

Peso

Produtividade (peças./minuto)

1 2 3 4 5 6

Mudanças de peso:

o Por lote

o Ao longo do tempo o Sem mudança perceptível

Atributos: o Aberto o Sem embalagem o Bolsa

o Fechado o Caixa o Bandeja

o Maleável o Saco

Container:

o Congelado o Líquido o Lata o Garrafa/jarra

Peso de tara____________ Variância de tara ____________ Estabilidade _________________ Preferência dos mecanismos de transferência _________________________________________

Precisão: Variância de peso do produto ______________________ Precisão desejada____________________ Controle de enchedora – variância da enchedora __________________________________________ Peso acima/abaixo por – variância da enchedora __________________________________________ Contagem acima ou abaixo por – peso de peça individual____________________________________ Interface mecânica: Tipo de equipamento posterior: ______________________________________________________ Produtividade (PPM) ______________ Espaçamento do item ______________ Intervalo de tempo _________________ Tipo de equipamento anterior: _______________________________________________________ Produtividade (PPM) ______________ Afastamento do item ______________ Intervalo de tempo _________________ Localização: o Térreo

____ Piso

o Pedestal

Ambiente: o Vibração do piso o Fortes movimentos de ar o Atmosfera com poeira o Temperaturas extremas o Alta umidade do ar o Ambiente ATEX o Ambiente molhado Interface elétrica: Potência de entrada: Volts: __________ Fase: __________ Hz: _________ Amp: __________ o PLC o Aquisição de computador/dados o Impressora o Linha: Iniciar/parar, parada de emergência o Unidade de velocidade variável o Feedback da enchedora Inspeção: o Detecção de metal o Detecção de abas o Detecção de tampas o Detecção de selagem de segurança o Outro ________________________________________________________________________ Dispositivo de classificação: o Propulsor o Jato de ar o Esteira do basculante inferior o Esteira basculante superior Outros:

o Pistão direcionador

o Divisor de linha

o Parada de esteira

________________________________________________________________________ 43

Especificação do sistema de controle de peso (2) Condições ambientais

Conexão com um HOST?

Largura da correia = .......... mm

Direção do transporte

Largura da cinta = .......... mm

arredondada

▪ Transportador de correia ▪ Transportador de placas

A = ......... mm

▪ Correia toda plana ▪ Cintas de seção

Sistema de saída

Ø = ...... mm

(equipamento antes da controladora de peso)

A = ......... mm Ø = ...... mm

Sistema de entrada

(equipamento depois da controladora de peso)

▪ ▪ ▪ ▪

Correia toda plana Cintas de seção arredondada Transportador de correia Transportador de placas

Máquina de embalagem

Velocidade do transportador ▪ Constante ................. m/min ▪ Variável ....... a ....... m/min

Tamanho geral permissível = ......... mm O que acontece em caso de uma máquina de enchimento: ▪ Defeito/falha ▪ Parada de emergência ▪ Inicialização

O que acontece em caso de uma máquina de embalagem: ▪ Defeito/falha ▪ Parada de emergência ▪ Inicialização

Espaçamento do produto ▪ Entrada regular com uma distância fixa entre os centros do produto ....... mm ▪ Ponta a ponta ▪ Em grupos de ......produtos completos com espaçamento de......... mm ▪ Irregular Tipo de linha de produção

▪ Linha de produção de um único produto ▪ Linha de produção de vários produtos Informação de artigo ▪ Comprimento na direção da alimentação, largura altura ▪ Peso ▪ Produtividade ▪ Material ▪ Tipo de embalagem ▪ Precisão ▪ Particularidades (ex. aspersão de líquidos)

▪ Temperaturas extremas ▪ Umidade ▪ Movimento no ar ▪ Vibrações no chão ▪ Derramamento ▪ Zona “ATEX”

Controle de feedback?

Máquina de enchimento

8. Metas operacionais e requisitos

Condições de limpeza

▪ Respingo de água (IP54) ▪ Jatos de água (IP65) ▪ Alta pressão (IP69k) ▪ Detergentes especiais

Observações:

Observações

9. Regulamentações e diretrizes metrológicas

Capítulo 9 Regulamentações e diretrizes metrológicas As regulamentações e diretrizes metrológicas em combinação com suas metas e requisitos operacionais definem a configuração da controladora de peso, o design do sistema e a escolha da tecnologia de célula de pesagem. É importante entender como essas regulamentações e diretrizes afetam as controladoras de peso e a influência que elas terão no seu programa de controle de peso.

As regulamentações impostas pelo governo local são sempre importantes. Embora os padrões globais sejam comumente consultados, é o país específico ou mesmo o governo municipal, estadual ou nacional que exige o cumprimento das leis de Pesos e Medidas. A maioria dos países tem normas específicas de Pesos e Medidas, exigências de embalagem, conteúdo líquido e o valor máximo de variação permitido para o pacote que está sendo produzido. Embora essas normas possam ser semelhantes, elas frequentemente apresentam diferenças de escopo, especificação e implementação. O reconhecimento ou a aceitação mútuos entre países podem existir, mas não são garantidos. Sendo assim, é fundamental rever os requisitos regulatórios do país onde o produto está sendo produzido e onde ele será vendido. 9.1

Pesos e Medidas nos Estados Unidos

Nos Estados Unidos, Pesos e Medidas são administrados e fiscalizados pelos governos estaduais ou mesmo municipais. A Divisão de Pesos e Medidas do National Institute of Standards and Technology (NIST), um órgão da Secretaria de Comércio dos Estados Unidos, promove a uniformidade das leis e normas de Pesos e Medidas nos Estados Unidos. A National Conference on Weights and Measures (NCWM) é uma organização composta por representantes dos órgãos de Pesos e Medidas municipais e estaduais além de representantes não governamentais de empresas, grupos de defesa do consumidor e outros órgãos federais e é responsável pelo desenvolvimento de leis, normais e métodos de práticas uniformes para utilização dentro do território

americano. Juntas as duas organizações criam, aplicam e mantêm diversos documentos, padrões e diretrizes, todos elaborados para fornecer padrões uniformes para o país como um todo. Duas publicações de interesse específico são: Manual 44 do NIST: Especificações, tolerâncias e outros requisitos técnicos para dispositivos de Pesos e Medidas Essa publicação define as tolerâncias, métodos de operação e padrões pelos quais os dispositivos de pesos e medidas devem executar para serem adequados para uso em aplicações comerciais. Manual 133 do NIST: Verificação do Conteúdo Líquido das Mercadorias Embaladas Esta publicação define o processo pelo qual o conteúdo líquido dos produtos embalados é verificado. Ela assegura um campo de atuação justo e nivelado entre os concorrentes e permite que os consumidores comparem adequadamente as ofertas disponíveis no mercado. Todos esses manuais são mantidos pelo National Institute of Standards and Technology e foram adotados pela National Conference on Weights and Measures como padrão uniforme para Pesos e Medidas nos Estados Unidos. As últimas edições do Manual 44 do NIST e do Manual 133 do NIST podem ser encontradas online em: http://ts.nist.gov/WeightsAndMeasures/pubs.cfm

9.1.1 Manual 133 do NIST

de laboratório. O conteúdo e a tara do pacote são pesados, gravados e comparados aos valores aceitáveis. A pesagem aleatória é um processo pelo qual os pacotes de diferentes tamanhos, formatos e pesos são pesados em movimento. Não existe um “peso de meta” predeterminado para o pacote nem as características do pacote são conhecidas antes da pesagem. Exemplos comuns desses tipos e sistemas de pesagem dinâmica em movimento são: ▪▪ Etiquetadores de preço por peso como os usados em supermercados para carnes, laticínios e frutas e hortaliças ▪▪ Etiquetadores de peso usados nos setores de remessa de pacotes, transporte e logística

Figura 9.1: É preciso ter um plano de amostragem para estar em conformidade com o Manual 133 do NIST

Nos Estados Unidos, o Manual 133 do NIST é a especificação com a qual o conteúdo líquido de todos os produtos embalados deverá estar em conformidade. Ele fornece um conjunto detalhado de processos e requisitos para a inspeção, avaliação e documentação de produtos embalados. O manual divide os tipos de produtos embalados em três categorias: ▪▪ Pacotes etiquetados por peso ▪▪ Pacotes etiquetados por volume ▪▪ Pacotes etiquetados por contagem, medição linear, área, espessura e combinação de quantidades Para cada uma dessas áreas, temos planos específicos de amostragem para a realização dos testes de verificação de conteúdo e tara, valores MAV (Variação Máxima Permitida) e requisitos de relatório.

Para aplicações de pesagem aleatória como as citadas acima, o valor do pacote é determinado e obtém-se uma economia através do uso da balança. Normalmente chamados de dispositivos “Certificados para o Comércio”, essas balanças dinâmicas em movimento costumam exigir testes e certificações por autoridades locais de Pesos e Medidas ou um órgão autorizado pela autoridade de Pesos e Medidas para executar o teste antes que elas sejam colocadas em atividade e exigem a repetição periódica dos testes conforme exigido pelas autoridades locais. É muito importante rever as exigências de regulamentação para aplicações de pesagem ou controle de pesagem aleatórias junto com as autoridades locais de Pesos e Medidas para assegurar a total compreensão de todas as certificações de equipamento e testes exigidos, juntamente com tipos de programas de amostragem e auditoria que devem se implantados. 9.1.3 O National Type Evaluation Program (NTEP)

9.1.2 Manual 44 do NIST Controle de peso ou pesagem aleatória? A Seção 2.24 do Manual 44 do NIST define os Sistemas de Pesagem Automática. Em geral, temos dois tipos comuns de pesagem dinâmica em movimento, que parecem semelhantes, mas são diferentes porque estão relacionados às diretrizes de Pesos e Medidas nos EUA. Tradicionalmente, as controladoras de peso são usadas para fornecer aos produtores um método para assegurar uniformidade nos produtos embalados e conformidade de todos os pacotes vendidos para o consumidor com a produção e os requisitos de Variação Máxima Permitida definidos no Manual 133 do NIST. Essa função de “policial” é a base principal para implantação de muitos sistemas de controladora de peso. No entanto, a medição real legal da conformidade com as regulamentações do Manual 133 do NIST baseia-se em uma série de amostragens aleatórias e manuais dos pacotes na linha de produção. Depois que as amostras forem escolhidas, elas serão pesadas em uma balança estática como uma balança de bancada ou balança

Nos Estados Unidos, a maioria das jurisdições de Pesos e Medidas exige que um dispositivo padrão de pesagem seja usado em uma aplicação “Certificado para Comércio”, como os sistemas de pesagem aleatória acima descritos, tenham um Certificado de Conformidade emitido pelo National Type Evaluation Program ou NTEP. Parte do NCWM (National Council on Weights and Measures), o NTEP é uma empresa independente que verifica a conformidade com os padrões para equipamento de pesagem e medição. O NTEP avalia fisicamente o desempenho do dispositivo em relação a padrões apropriados. Após a conclusão bemsucedida do programa de avaliação, um Certificado de Conformidade do NTEP é emitido descrevendo o escopo da certificação e as condições do teste pelo qual o dispositivo foi avaliado. 9.2

Pesos e Medidas nos Estados Unidos

Regulamentações de Pesos e Medidas podem variar de país para país. Embora os esforços para padronizar os pa47

9. Regulamentações e diretrizes metrológicas

drões em escala global continuem, isso está bem longe de se tornar uma realidade. Portanto, é fundamental que os funcionários locais de Pesos e Medidas sejam consultados antes da adoção de um programa da controladora de peso. O Sistema Interamericano de Metrologia (também chamado de SIM) foi criado para promover a cooperação em metrologia nas Américas e também trabalhar para a implantação de um sistema global de medições nesses países. É uma boa fonte de referência para localizar os órgãos de Pesos e Medidas de cada um dos 34 países membros que englobam a Organização dos Estados Americanos (OAS). Para mais informações sobre o SIM ou para localizar informações de contato para Pesos e Medidas em um país específico, visite o website da SIM em:

MID OIML Organização Internacional de Metrologia Legal

OIML R51, R76 Leis nacionais

http://www.sim-metrologia.org.br 9.3

Diretrizes europeias de pesos e medidas

Na Europa, a Diretiva de Instrumentos de Medição (MID) tem um impacto considerável nas decisões de compra de uma controladora de peso. No entanto, é sempre aconselhável entrar em contato com a autoridade apropriada para tirar dúvidas sobre normas, tolerâncias e requisitos de embalagem de Pesos e Medidas. A “Diretiva para instrumentos de Medição” foi anunciada pela DIRETIVA 2004/22/EC DO PARLAMENTO E DO CONSELHO EUROPEU e entrou em vigor em 30 de outubro de 2006. Ela é válida em todos os países membros da União Europeia e da Associação Europeia de Livre Comércio (AELC) como Liechtenstein, Islândia, Noruega e Suíça. Essa Diretiva Europeia descreve em detalhes os processos e responsabilidades para dez tipos de instrumentos de medição, incluindo controladoras de peso, durante a produção e o comissionamento. Antes do MID, as autoridades nacionais de calibragem eram responsáveis por determinar e confirmar se as controladoras de peso estavam em conformidade com os limites nacionais de erros para calibração inicial oficial. Com o MID, passou a ser responsabilidade do fornecedor determinar e confirmar se a controladora de peso está em conformidade com esses limites de erro sob condições de produção (avaliação de conformidade). Depois que a avaliação de conformidade tiver sido concluída com sucesso, a declaração da CE pode ser fornecida. A MID pode ser considerada como a ponta visível do iceberg europeu baseado nas diretrizes do OIML (Figura 9.2). A OIML (Organization Internationale Metrologic Legale) é uma organização de tratado com mais de 50 países membros. O objetivo da organização é promover a uniformiza-

ção global dos processos, padrões e procedimentos legais de metrologia. Duas seções específicas da especificação OIML que pertencem às controladoras de peso são:

Figura 9.2: A pirâmide da diretriz

▪▪ OIML R51: Instrumentos automáticos de registro de peso ▪▪ OIML R76: Instrumentos não automáticos de pesagem As controladoras de peso são cobertas pelas especificações R51 enquanto a operação do instrumento de controle de pesagem for coberta pelo R76. Essas diretrizes, em combinação com normas e regulamentações locais, continuam a regulamentar os níveis de erro e tolerância. Na Europa, o MID aumenta este processo e não modifica os padrões de teste ou tolerâncias e, portanto, não cria uma desvantagem para o usuário final. O MID regulamenta todos os processos de produção que sejam metrologicamente significativos, desde o desenvolvimento até a introdução no mercado, incluindo a colocação dos sistemas em atividade. A Diretiva regulamenta os requisitos exatos de produção e desempenho que precisam ser cumpridos pelo fornecedor da controladora de peso. Ela também define como a controladora de peso deverá ser marcada ou etiquetada e todos os requisitos obrigatórios de procedimentos e documentação para a emissão de um certificado de conformidade. Um ponto importante a ser lembrado ao comparar padrões anteriores de calibração oficial com o MID é que apenas os procedimentos mudaram, não os objetivos ou os resultados finais. Simplificando, todos as controladoras de peso em que “o valor monetário” baseia-se nos resultados da pesagem, precisam ser implantados de acordo com o MID. Cada país possui sua própria legislação e normas que regulam a embalagem e o enchimento. As controladoras de peso que executam apenas uma verificação da integridade não precisam ser avaliadas, já que são usadas exclusivamente para contar e não para pesar produtos individuais. As controladoras de peso usadas na indústria eletrônica e em empresas de remessa postal não precisam ser avaliadas.

As inspeções da calibração oficiais e de pós-comissionamento realizadas pelas autoridades locais não foram afetadas pelo MID e ainda são realizadas. O processo do MID substitui apenas a calibração oficial inicial do dispositivo. O MID não regulamenta o que ocorre depois que uma controladora de peso é colocada em uso. Quando o processo do MID tiver sido totalmente concluído, todos os resultados de pesagem são regidos pelas tolerâncias operacionais normais. Se a controladora de peso não estiver mais em conformidade com as tolerâncias operacionais padrão, ela precisa ser reparada, passar por uma manutenção ou ser retirada de uso. Esse processo já está em uso na maioria dos países e não está associado ao MID. 9.3.1 Termos associados ao MID Calibragem oficial Uma calibragem oficial é executada pela autoridade do governo local. Essa autoridade testa se a controladora de peso está em conformidade com requisitos locais e se suas medições estão dentro das tolerâncias predefinidas. É bem fácil verificar se uma controladora de peso realmente exibe e registra o peso correto. Ela é certificada, documentada e torna-se claramente visível no instrumento. Procedimento de avaliação de conformidade A calibração oficial inicial foi substituída pelo procedimento final de avaliação de conformidade. Isso descreve em detalhes os procedimentos, etapas, processos e serviços necessários e até a inclusão do comissionamento da controladora de peso. 9.3.2 O MID é o mesmo que calibração oficial inicial? A “calibração oficial inicial” foi substituída pela “avaliação da conformidade”. Isso especifica e determina que a controladora de peso está em conformidade com o MID, as diretrizes do OIML e suas tolerâncias de erro, assim como a manutenção de um certificado de exame tipo EU. 9.3.3 Que impacto o MID tem na calibração oficial periódica? Nenhum. Uma calibração oficial é executada pela autoridade de calibração do governo local. O MID não tem influência deste processo. Os proprietários da controladora de peso são responsáveis por contatar a autoridade local e oficial de calibração quando uma calibração periódica for vencer. Para a maioria das controladoras de peso, essa calibração oficial periódica deverá ser executada a cada um ou dois anos. Cada país tem suas próprias regulamentações; na União Europeia, o fabricante da controladora de peso não está autorizado a executar este teste.

9.4

Preparação no local e outras considerações

Os proprietários da controladora de peso também precisam se preparar para os testes de verificação de desempenho inicial e periódicos. Que considerações importantes que podem ajudar neste processo? ▪▪ Para as controladoras de peso que exigirem um teste estático além de um teste dinâmico, a linha de produção deverá ser interrompida para conduzir o teste estático. Faça provisões para isso ao definir as datas para os testes inicial e de acompanhamento. ▪▪ Uma amostra original de cada produto a ser pesado como parte do teste deverá ser disponibilizada. É bastante útil se uma tabela com todos esses produtos puder ser disponibilizada e colocada ao lado da controladora de peso sendo avaliada. Além das amostras físicas, é preciso fornecer uma impressão tabulada, incluindo nome exato, peso, taxa de produtividade e velocidade máxima da linha para cada produto. ▪▪ Para teste dinâmico em velocidades bem altas; muitas vezes, é necessário que os produtos sejam colocados na linha usando o equipamento seguinte, o que pode acabar sendo complicado se não for devidamente planejado antes do início do processo de teste. Os requisitos de teste devem ser discutidos previamente com qualquer fornecedor de controladora de peso em potencial. Também é importante considerar que embora as Diretrizes de Pesos e Medidas estejam preocupadas com a conformidade do dispositivo com o padrão de uma determinada jurisdição, ele não regulamenta ou recomenda: ▪▪ Por quanto tempo o dispositivo pode ser usado ▪▪ Como o dispositivo precisa ser tratado após um tempo de uso predefinido para aumentar a sua durabilidade ▪▪ Como o dispositivo precisa ser tratado se os resultados de pesagem estiverem ficando imprecisos, mas ainda dentro dos limites de tolerância permitidos ▪▪ Como o dispositivo precisa ser testado para prolongar sua vida útil Para todas essas considerações, é necessário um programa planejado de inspeções de rotina, manutenção e testes de verificação. Como Pesos e Medidas, pode haver outras normas, regulamentações e legislações locais aplicáveis, além de uma cooperação com outros responsáveis pelo processo, sejam eles internos ou externos como varejistas ou organizações de consumo.

10. Instalação e verificação de desempenho

Capítulo 10 Instalação e verificação de desempenho Quando o fabricante tiver identificado a necessidade de comprar um sistema de controle de peso, é importante assegurar que o equipamento esteja devidamente instalado, o pessoal operacional seja corretamente treinado e a verificação de desempenho seja executada de forma profissional.

10.1 Instalação O local e o ambiente de instalação pretendidos podem ter um efeito negativo no desempenho operacional de um sistema de controle de peso. Sendo assim, as instruções de instalação devem ser consultadas antes e durante a instalação real Isso garantirá a obtenção do melhor desempenho do sistema e o risco de influências ambientais durante a operação é minimizado. As instruções dadas pelo fornecedor do sistema serão mais completas do que as fornecidas por este guia. No entanto, há princípios gerais que podem ser aplicados à maioria dos sistemas de controle de peso. Obter um entendimento básico disso ajudará no estágio de seleção do equipamento. Carga e transporte Ao carregar ou transportar uma controladora de peso, use dispositivos de elevação e transporte com uma carga de trabalho suficiente. Além disso sempre leia, entenda e siga todas as instruções do fornecedor da controladora de peso sobre desembalagem e movimentação da controladora de peso. Sempre proteja a seção de pesagem ao transportar a controladora de peso para um outro local. Antes de mover uma controladora de peso sempre o desconecte completamente de todas as fontes de energia externas, fornecimento de ar comprimido e cabos de conexão de dados. Antes de reiniciar, verifique se todos os cabos e suprimentos estão bem conectados. A controladora de peso é um dispositivo de pesagem altamente sensível e todos os danos, frequentemente não visíveis, podem influenciar os resultados da pesagem.

Acesso ao equipamento A controladora de peso deve ser acompanhada por uma documentação clara e desenhos que ilustrem as principais interfaces elétricas e mecânica e os locais de acesso para manutenção e operação. O equipamento deve ser posicionado de forma que permita total acesso à interface de usuário e ao gabinete de controle para facilidade de serviço e operação. Ele também deve estar acessível de todos os lados para maior facilidade de inspeção e limpeza. A instalação deverá ser capaz de ser facilmente limpa e mantida sem a necessidade de desmontagem durante as operações de rotina. Tratamento da célula de pesagem A célula de pesagem é um instrumento de medição de precisão e deve ser tratada com máximo cuidado. Embora ela seja protegida contra sobrecargas acidentais e condições ambientais, devem ser evitados danos de carga de choque, pressão excessiva ou queda de objetos na seção de pesagem. Não é permitido sentar, pisar ou colocar ferramentas sobre a seção de pesagem. Vibração e choque mecânico Os sistemas da controladora de peso não devem ser instalados em áreas que estejam sujeitas ou próximas de vibração e choque mecânico. Se isso for inevitável, é preciso fazer todos os esforços possíveis para minimizar esses efeitos; entre eles: ▪▪ Evitar pontos de contato entre os transportadores ▪▪ Evitar pontos de contato com a célula de pesagem ou a esteira de pesagem ▪▪ Garantir transferências suaves dentro do sistema de controle de peso e entre os equipamentos adjacentes do cliente

Interferência eletromagnética Ruídos elétricos radiados gerados por instalações elétricas adjacentes podem prejudicar o desempenho de um sistema chegando até a provocar resultados de pesagem imprecisos que levem a falsas rejeições. Isso pode acabar tendo um alto custo financeiro e levar à perda de confiança do operador no sistema. Quando possível, os sistemas não devem ser instalados próximo de nenhum dispositivo que possa emitir interferência eletromagnética, por exemplo, transmissores de rádio. Todos os inversores de frequência e unidades de velocidade variáveis nas proximidades da controladora de peso devem ser instalados em total conformidade com as instruções do fabricante. Uso em local perigoso Se a controladora de peso for instalada em um ambiente potencialmente explosivo ou a atmosfera explosiva assegurar que apenas componentes do sistema com proteção contra explosivos tenham sido usados na construção. Todos os dispositivos e conexões elétricos que não tenham sido especialmente projetados para uso específico em localização perigosa representam um risco considerável quando usados em ambientes potencialmente explosivos. Integração da linha Em geral, as controladoras de peso não são um dispositivo independente. Portanto, a integração na linha deverá ser considerada parte do processo de instalação. Áreas de foco incluem: ▪▪ Inicie o equipamento em uma sequência que permita que o equipamento anterior seja executado primeiro para evitar retrocesso ▪▪ Pare o equipamento seguinte primeiro para permitir que a linha fique sem pacotes ▪▪ Reconheça o status da máquina (pronta para executar, execução de máquina, máquina parada, falha na máquina, etc.) para controlar a linha ▪▪ Os sinais que podem ser usados para iniciar e parar o equipamento de uma posição remota Conformidade da instalação Todos os aspectos da instalação da controladora de peso devem satisfazer a legislação relevante aplicável ao país onde o equipamento foi instalado. 10.2 Verificação da integridade do sistema É importante verificar se todos os componentes de sistema especificados estão completos imediatamente após a entrega de um sistema de controle de peso. A seguinte lista pode ser usada como guia para verificação da integridade do sistema: ▪▪ Verifique se o equipamento fornecido corresponde ao pedido e se todos os componentes, incluindo opções, aces-

sórios, consumíveis e peças de reposição, estão presentes ▪▪ Verifique se um manual operacional no idioma especificado foi incluído e se a interface de usuário também é capaz de operar nos idiomas especificados. Isso aumentará a aceitação do operador e eliminará os erros causados por problemas de compreensão relacionados ao idioma ▪▪ Verifique se os diagramas do sistema mecânico e elétrico e declarações de conformidade UL, cUL ou EC foram fornecidos com base no país de destino ▪▪ Verifique se toda a documentação relevante de Pesos e Medidas foi fornecida, se aplicável 10.3 Comissionamento do sistema Antes de ser colocado em operação, o sistema de controle de pesagem instalado deverá ser comissionado para garantir que a instalação esteja em conformidade com as recomendações dos fabricantes, que o sistema opere conforme pretendido e todo o pessoal relevante seja treinado neste uso seguro e adequado. Esta seção explica o que precisa ser levado em consideração durante o comissionamento do sistema, especialmente quando um sistema de controle de peso é utilizado. Essas informações devem ser acrescentadas aos seus procedimentos normais ao comissionar um novo equipamento na linha de produção. Sistemas do transportador Ligue os transportadores e verifique o seguinte: ▪▪ Se a velocidade da esteira está em conformidade com o valor exibido, os transportadores estão operando sem problemas e estão centralizados e não há pontos de contato com outros transportadores ▪▪ Se a unidade de rejeição está funcionando corretamente e é inibida quando o dispositivo de segurança for ativado ▪▪ Se todas as barreiras de luz funcionam corretamente ▪▪ Não há vibrações na célula de pesagem Precisão É vital durante o comissionamento garantir que a controladora de peso preencha os requisitos de precisão especificados. Precisão da célula de pesagem, linearidade, repetibilidade e zerar novamente devem estar sempre incluídos neste processo e devem ser testados pelo seu fornecedor antes do fornecimento e novamente no seu ambiente de produção. Consulte as páginas 54 e 55, para exemplos de formulários de verificação de operação para precisão de pesagem estática e dinâmica. 10.4 Calibração e teste do sistema Nos Estados Unidos, a maioria das controladoras de peso passará por testes de verificação de desempenho e manu51

10. Instalação e verificação de desempenho

tenção por um Técnico de Serviço do fabricante da controladora de peso ou por pessoal de qualidade, engenharia ou manutenção de fábrica. É altamente recomendável que independentemente de quem conduza o teste que ele seja feito de acordo com os padrões locais de Pesos e Medidas. Nos Estados Unidos, seriam adotadas as diretrizes do Manual 44 do NIST para controladoras de peso encontradas na Seção 2.24.N.3. 10.4.1 Diretrizes do Manual 44 do NIST A maioria das controladoras de peso foi projetada para pesar em modo estático com os transportadores parados e dinamicamente com os transportadores em execução. Cada modo de operação exige um conjunto diferente de testes para determinar se o sistema está operando devidamente. Tolerâncias Classe III Os sistemas de pesagem automática, que incluem controladoras de peso, costumam ser classificados como dispositivo de pesagem Classe III. A Tabela T.3 da Seção 2.24 do Manual 44 do NIST detalha o erro máximo aceitável nas divisões da balança para dispositivos de Classe III. As Tolerâncias Classe III são agrupadas em Tolerâncias de Aceitação e Manutenção. ▪▪ As Tolerâncias de Aceitação são tradicionalmente usadas quando o dispositivo é avaliado inicialmente pelo NTEP (National Type Evaluation Program) em um ambiente de laboratório ou são adotadas por fabricantes durante o teste final do equipamento na fábrica, antes do envio para o usuário. A única vez em que os valores de Tolerância de Aceitação são usados depois que o dispositivo é instalado é para a preparação de “Puck de Teste” como um método de teste de desempenho. ▪▪ As tolerâncias de manutenção são duas vezes o valor de Tolerâncias de aceitação e são os valores usados depois que o dispositivo tiver sido instalado no usuário. Esses valores de tolerância são usados durante a instalação inicial e para testes periódicos da verificação de desempenho. Tolerâncias em divisões do Manual 44 do NIST Classe III Teste de entrada de carga Divisões Divisões 0-500

Tolerância permitida nas divisões Tolerâncias aceitas

Tolerâncias de manutenção

Divisões de ±0,5 Divisões de ±1

Divisões de 501-2000 Divisões de ±1,0

Divisões de ±2

Divisões de 200-4000

Divisões de ±1,5

Divisões de ±3

Divisões de 4001-10000

Divisões de ±2,5 Divisões de ±5

Figura 10.1: A Figura 10.1 Classe III Tabela de Tolerâncias T.3 da Seção 2.24 do Manual 44 do NIST

Regra de 1/10 O Manual 44 do NIST permite que as controladoras de peso sejam configuradas para que a divisão exibida ou o tamanho dos incrementos possam ser de até 1/10 do valor real da precisão. Por exemplo, uma controladora de peso pode ter uma capacidade de 5000 gramas e precisão como dispositivo de pesagem estática medido por incrementos de um grama; caso contrário, ele é declarado como 5000 gramas por um grama. Usando a regra de 1/10, a controladora de peso pode ser configurada para exibir 5000 g em incrementos de 0,1 grama ou um grama dividido por 10. É importante lembrar ao executar testes como as tolerâncias de Classe III especificadas na Tabela T.3 da Seção 2.24 do Manual 44 do NIST seriam multiplicadas por 10 se a controladora de peso fosse configurada usando a regra de 1/10. Seu fornecedor de controladora de peso poderá fornecer a você os detalhes relativos à configuração exata da capacidade da controladora de peso e aumentar o tamanho como relacionado às tolerâncias de Classe III e à regra de 1/10. Preparação de amostras de teste Os testes estáticos devem ser executados usando pesos de teste certificados. Seu provedor de serviços da controladora de peso terá esses pesos quando conduzir testes periódicos de verificação de desempenho. Se os testes forem executados pelo pessoal de manutenção ou qualidade de instalação, os pesos podem ser encomendados do fornecedor da sua controladora de peso. Para testes dinâmicos onde duas ou mais cargas de teste são implantadas, “pucks de teste” ou “pacotes de teste” podem ser usados. Eles devem estar em conformidade com um padrão mínimo de consistência e precisão. A precisão do disco de teste ou do pacote do teste é definida na Seção 2-24, sub-seção N.1.2 que exige: ▪▪ Se os “Pacotes de Teste” forem usados e uma escala de referência estática separada for usada para determinar o peso do “Pacote de teste”, o erro ou a imprecisão da escala estática não podem ser superiores a um-quinto (1/5) das menores tolerâncias que podem ser aplicadas ao dispositivo em teste. ▪▪ Se “Pucks de Teste” forem usados, o erro do puck de teste não deverá exceder um quarto (¼) da “Tolerância de aceitação” do dispositivo conforme definido pelo Manual 44 do NIST Seção 2.24 Tabela T.3. O fornecedor do sua controladora de peso pode auxiliar na especificação de uma balança estática que seria adequada para atender às necessidades se as Amostras de Teste fossem usadas e pudessem fornecer os Pucks de Teste necessários se esse formato de teste for desejado.

para o peso de pacote específico ou 1/3 do valor MAV em três desvios padrão. O valor MAV é especificado no Manual 133 do NIST. O número de vezes que a amostra do pacote deverá passar pela balança é especificado no Manual 44 do NIST Seção 2.24 Tabela N.3.2. O número de passagens necessárias inclui:

Documentação dos resultados Todos os testes devem ser totalmente documentados com os resultados comparados aos resultados de testes anteriores para identificar qualquer variação significativa no desempenho que possa ter ocorrido ao longo do tempo. Além disso, é importante criar Procedimentos Operacionais Padrão (SOP) relativos ao processo exato passo a passo pelo qual os testes devem ser conduzidos porque eles garantem que o método de teste seja repetível, o que é essencial para a comparação dos resultados.

10.4.2 Testes estáticos

10.5 Treinamento

Testes estáticos a serem executados Os testes de pesagem estática que devem ser conduzidos são:

Os operadores devem ser treinados em um nível básico (operação, cuidados e manutenção). Os requisitos mínimos antes do início da produção devem ser configuração do produto, troca de produto e ação imediata a ser tomada em caso de falsas rejeições do produto ou paradas não planejadas. É aconselhável treinar também operadores para que eles tenham uma compreensão dos princípios básicos do controle de peso.

▪▪ Teste de troca: Um teste simples que exige que o operador coloque um peso conhecido que seja maior ou igual a 50% da capacidade da balança em cada quadrante do transportador de pesagem. Quando a carga é colocada no transportador da balança, a leitura é realizada e depois o peso é removido e o valor zerado é gravado. O peso é aplicado no próximo quadrante e o processo é repetido até os quatro quadrantes terem sido testados no valor do peso seguido por um retorno de leitura zero. ▪▪ Teste de carga crescente e decrescente Isso exige o uso de, pelo menos, três pesos conhecidos que serão colocados na balança, um após o outro até a capacidade da balança ser atingida. Depois que cada peso for colocado na balança, a leitura foi gravada. Assim que o último peso é normalmente aplicado na capacidade nominal da balança, os pesos são removidos em ordem inversa com as leituras de peso novamente gravadas após a remoção de cada um. 10.4.3 Testes dinâmicos Quando testes de pesagem estáticos tiverem sido concluídos com sucesso, a próxima etapa do processo será completar o teste de desempenho dinâmico conforme as diretrizes estabelecidas no Manual 44 do NIST Seção 2.24.N.3. ▪▪ Teste de desvio padrão. Esse é um teste em que uma determinada amostra de pacote, carga de teste, peso ou puck são executados na balança em sua velocidade nominal máxima. Pelo menos duas cargas de teste diferentes são necessárias sem que os resultados dos testes excedam 1/9 da Variação Máxima Permissível (MAV)

Pacotes ≤ 10kg = 30 passagens Pacotes > 10kg e ≤25kg = 16 passagens Pacotes > 25kg = 10 passagens

10.6 Verificação de desempenho Qualquer sistema de verificação de peso deve ser verificado periodicamente para demonstrar a devida diligência e garantir que: ▪▪ Ele continue a operar de acordo com o padrão de precisão especificado ▪▪ Ele continue a rejeitar de forma confiável os produtos fora do peso desejado ▪▪ Todos os dispositivos adicionais de advertência/sinalização sejam eficazes (ex. condições de alarme, confirmação de rejeição) ▪▪ Sistemas de proteção contra falhas instalado estão funcionando corretamente É recomendável que as verificações de desempenho sejam executadas pelos técnicos de manutenção do fornecedor da controladora de peso como parte de um programa de serviço regular. Um técnico de serviço sempre terá as ferramentas e equipamento necessários para executar essa tarefa e fazer os ajustes necessários. As páginas 54 e 55 mostram um exemplo dos formulários de verificação para teste de precisão de pesagem estática e dinâmica e podem ser usadas para testes periódicos do desempenho da controladora de peso.

Exemplo – Formulário de verificação de desempenho e precisão de amostra Teste de troca estática

10. Instalação e verificação de desempenho

Sequência do teste

Valor do visor

Valor de tolerância¹

Aprovado ou reprovado

Leitura zero Quadrante 1: Carga Leitura zero

Posição da controladora

Quadrante 2: Carga

Leitura zero 1

Quadrante 3: Carga

Leitura zero Quadrante 4: Carga Leitura zero Resultado do teste de troca

Teste de carga estática crescente e decrescente Sequência do teste

Valor de peso de teste

Valor do visor

Tolerância permissível¹

Zero Carga 1 = 500 Divisões Carga 2 = 2000 Divisões Carga 3 = 4000 Divisões² Carga 4 = Capacidade da balança² Carga 3 = 4000 Divisões² Carga 2 = 2000 Divisões Carga 1 = 500 Divisões Zero Resultado de teste de carga maior ou menor ¹Conforme o Manual 44 do NIST Tolerâncias para Dispositivos Classe III Seção 2.24 Tabela T.3 ²Se a capacidade da balança for ≤ 4000 divisões de escala, apenas três cargas de teste são necessárias para o teste

Observação:

Aprovado ou reprovado

Teste de desvio padrão Tipo de amostra do teste 1: □ Pacote de amostra □ Teste de Puck

Amostra de teste Tipo 2:

Peso da amostra do teste 1:

Peso da amostra de teste 2:

Velocidade da amostra do teste 1:

Velocidade de amostra de teste 2:

MAV de amostra do teste 1:

MAV da amostra de teste 2:

Resultados da amostra do teste 1:

□ Pacote de amostra: □ Teste de Puck

Resultados da amostra de teste 2:

16.

17.

18.

19.

5..

20.

21.

22.

23.

24.

10.

25.

10.

25.

11.

26.

11.

26.

12.

27.

12.

27.

13.

28.

13.

28.

14.

29.

14.

29.

15.

30.

15.

30.

Desvio padrão:

1/9 do valor MAV:

Aprovado/falha no teste 1

Aprovado/falha no teste 2

Observação:

11. Limites de configuração

Capítulo 11 Limites de configuração Depois que a controladora de peso tiver sido instalada e comissionada, e sua funcionalidade tiver sido verificada, ele poderá ser colocado em uso na linha de produção. Para cada tipo de produto pesado, é preciso ter os limites de zona máxima e mínima. Este capítulo explica em detalhes os limites de zona e sua função como parte essencial de qualquer programa de controle de pesagem.

Os limites de zona, também conhecidos como limites de classificação, são valores de peso definidos pela controladora de peso, operador ou embalador que estabelecem o ponto de corte entre zonas consecutivas de pesagem. Os limites de zona são um filtro que permite que apenas pacotes com peso aceitável passem pelo fluxo de produção. A definição exata de limites de zona depende das regulamentações de pacote e dos seus próprios objetivos e processo de controle. Se a precisão da controladora de peso for de ±1 grama, há a chance de um pacote ser aceito ou rejeitado se o peso tiver dentro de uma variação de um grama do limite da zona. Sendo assim, os limites de zona devem ser definidos em um ponto onde não haja chance de um pacote com peso superior ou inferior ser aceito pela controladora de peso. Uma zona de peso é o intervalo entre os limites de zona. A maioria das controladoras de peso tem três ou cinco zonas de peso. Alguns controladoras de peso referem-se a dois ou quatro limites de zona, mas isso é a mesma coisa. Em uma controladora de peso com três zonas (dois limites de zona), a zona do centro entre os limites superior e inferior corresponde à variação aceitável de pesos. Em uma controladora de peso com cinco zonas (quatro limites de zona), a zona do centro é a zona aceitável, e as zonas de peso nos seus dois lados são zonas de peso de “advertência” para alertar o operador se os itens tiverem pesos marginalmente aceitáveis. As duas zonas externas de em uma controladora de peso com três ou cinco zonas são para os itens com pesos inaceitáveis. A Figura 11.1 descreve uma controladora de peso com cinco zonas.

Objetivo de peso 0g

100 g

Zona 0 abaixo

110 g

Zona 1 OK - abaixo

120 g

Zona 2 OK

130 g

Zona 3 OK - acima

Carga máx

Zona 4 Acima

Figura 11.1: Limites de zona da controladora de peso

A precisão da controladora de peso é fundamental nos limites da zona de peso. Considere um item que pese 110 gramas e que tenha passado pela controladora de peso como descrito na Figura 11.2. O gráfico mostra a curva de distribuição normal da controladora de peso para um item de 110g, e que 95% das vezes um item de 110g será classificado pela controladora de peso entre 109,8g e 110,2g. 110,0 g 109,9 g

110,1 g

109,8 g

110,2 g

109,7 g

-3σ

110,3 g

-2σ

-1σ

Figura 11.2: Distribuição normal

+1σ

+2σ

+3σ

99,7% das vezes, os itens medem entre 109,7g e 110,3g. A indecisão ou imprecisão é que a 110,0 g, a probabilidade de que o item seja classificado na Zona 1 ou na Zona 2 é igual. As medições da controladora de peso variam ligeiramente nas medições repetidas de um único peso. A variância da controladora de peso depende da variação real de peso de um item para outro. Por exemplo, na Figura 11.2, a variância da controladora de peso é retratada como um histograma de frequência das medições de um item de 110 gramas. O peso real pode variar de forma aceitável de 100 a 130 gramas, mas as medições da controladora de peso variam apenas até 0,6 gramas para qualquer item específico. 11.1 Como determinar as definições de limite de zona ótima Os limites de zona são definidos com base na variação de peso aceitável dos itens sendo pesados e na precisão da controladora de peso. A definição dos limites de zona depende dos objetivos estabelecidos no programa de controle de peso e da variabilidade dos dispositivos antes e do material de embalagem usado. É importante entender que quanto mais rígidos os limites da zona, mais provável é que itens aceitáveis sejam classificados de forma incorreta. No entanto, limites de zona mais rigorosos também promovem métricas aprimoradas que levam a um melhor controle do processo que, por sua vez, criará produtos com menor variabilidade e qualidade mais consistente.

mites de zona. Uma lista de circunstâncias em que uma definição manual dos limites da zona pode ser necessária ou desejável inclui: ▪▪ Regulamentações locais de embalagem não baseadas nas diretrizes da OIML ou no Manual do NIST ▪▪ Requisitos para variância de peso mais rígida do que exigem as legislações locais e as diretrizes de embalagem ▪▪ Diretrizes internas da empresa que exigem uma qualidade mais consistente Os próximos parágrafos cobrem o que precisa ser levado em consideração ao definir manualmente os limites de zona e como eles podem ser calculados. 11.1.1 Aplicações de enchimento Determinação dos limites da zona pode ser obtida definindo-se primeiro o peso de meta (Figura 11.3). Em seguida, selecione a meta para rejeições percentuais com base nos custos de produção e nos limites de zona da controladora de peso. Calcule o peso meta baseado na variância do enchedor e nas rejeições percentuais.

Variação de peso de produto

Objetivo de peso

Figura 11.3: Determine o peso de metal

Se a combinação de níveis de tolerância, desvio padrão e precisão não forem bem compreendidos, isso pode resultar na definição de limites artificialmente maiores do que o necessário “somente por garantia”, mas isso é totalmente desnecessário. Observação: Em circunstâncias normais, todos as controladoras de peso modernas são pré-programadas com as tabelas de variância de pesos permitidos contidas nas diretrizes de OIML e no Manual do NIST. A respectiva tabela pode ser selecionada dependendo do local de instalação. Ao inserir o peso nominal de um produto sendo pesado, a controladora de peso calcula automaticamente os limites de zona legais e os exibe na tela para aceitação. Esse cálculo automático também leva em consideração a precisão da controladora de peso. Se a definição automática for considerada aceitável, os limites de zona calculados permitirão que a controladora de peso seja corretamente classificada em conformidade com essas diretrizes e regulamentações. Há casos em que é desejável definir manualmente os li-

Qual é a variação máxima aceitável acima ou abaixo do peso de meta (Figura 11.4)? A resposta a esse pergunta depende das leis nacionais do país em questão. O Manual 133 do NIST4 identifica a variação máxima permitida para itens vendidos por peso líquido nos EUA (“Checking the Net Contents of Packaged Goods”), o FPVO5 (Fertigpackungsverordnung) estabelece as margens permitidas na Alemanha. Na Alemanha, as regulamentações que regem a variação de peso mínima permitida são baseadas nas diretrizes da OIML e declaram que o peso de um produto com um peso na etiqueta de 100 g pode estar até 4,5 g (T1 – neste caso, 95,5g) abaixo do peso, mas não pode estar abaixo de 9g (T2 – neste caso, 91g). Além disso, também é permitido que um máximo de 2% da produção total tenha um peso entre 95,5g (T1) e 91g (T2). No entanto, o peso médio da produção total não pode ficar abaixo do peso da etiqueta de 100g. 4 http://ts.nist.gov/WeightsAndMeasures/h1334-05.cfm 5 http://www.bundesrecht.juris.de/fertigpackv_1981/index.html

Objetivo de peso

Figura 11.4: Determine o peso máximo e mínimo permitidos

No parágrafo 3.2 “Precisão da controladora de peso”, a zona de indecisão da controladora de peso foi descrita de forma que o peso medido possa variar ligeiramente em relação ao peso real. Por esse motivo, é recomendável ajustar o limite de zona de peso aceitável pela precisão da controladora de peso (ou seja, por dois ou três desvios padrão das variações de peso máxima e mínima). Isso garantirá que todos os produtos que tenham um peso real igual ou dentro de dois ou três desvios padrão do limite da zona sejam classificados como estando corretos. Ajuste os limites de zona adequadamente como na Figura 11.5. As zonas de rejeição são retratadas como áreas de sombra. Mínimo

Máximo

Objetivo de peso

Figura 11.5: Extensão dos valores máximo e mínimo conforme a precisão da controladora de peso

Se os limites da zona ficarem mais rigorosos com dois desvios padrão da precisão da controladora de peso para pesos aceitáveis máximo e mínimo; pelo menos, 95% dos itens aceitáveis serão classificados corretamente. Um ajuste mais conservador de três desvios padrão da precisão da controladora de peso garantirá que 99,7% dos itens sejam corretamente classificados. Exemplo: Rejeite de forma confiável todos os produtos com um peso real de 95,5g ou menos. A precisão da controladora de peso é ± 0,3g a ± 3σ (usando a precisão desta controladora de peso, um produto com peso real de 95,5 g poderia ter um resultado de pesagem entre 95,2g e 95,8g). 58

(+3σ)

de zona definido em 95,8g

Classificação com o limite

(+2σ)

de zona definido em 95,7g

Classificação com o limite

de zona definido em 95,5g

Acima

Classificação com o limite

BOM

pesagem

Abaixo

Máximo permitido

Resultado possível da

Mínimo permitido

Consultando a tabela na Figura 11.6, o impacto de ajustar os limites de zona em dois ou três desvios padrão da precisão da controladora de peso é demonstrada em produtos em que o peso real é igual ou inferior ao peso de rejeição definido.

Peso real

11. Limites de configuração

Observação: É altamente recomendável que uma cópia das regulamentações locais de embalagem esteja disponível e seja consultada se for necessário definir manualmente os limites de zona para assegurar a conformidade com padrões de regulamentações. É recomendável entrar em contato com um representante do governo local ou um técnico de manutenção para obter ajuda ou detalhes adicionais.

95,5g

95,8g

Não rejeitado Não rejeitado Rejeitado

95,5g

95,7g

Não rejeitado Rejeitado

Rejeitado

95,5g

95,6g

Não rejeitado Rejeitado

Rejeitado

95,5g

Rejeitado

95,4g

95,7g

Não rejeitado Rejeitado

Rejeitado

95,4g

95,6g

Não rejeitado Rejeitado

Rejeitado

95,4g

95,5g

Rejeitado

95,3g

95,6g

Não rejeitado Rejeitado

Rejeitado

95,3g

95,5g

Rejeitado

Figura 11.6: Impacto de ajustar limites de zona

Isso demonstra a relação entre os limites da zona e a precisão da controladora de peso e que uma maior rigidez no limite da zona por 3σ assegura que todos os produtos com um peso real de 95,5g ou menos sejam rejeitados. Ao encher produtos sujeitos a regulamentações de conteúdo líquido, o peso desejado deverá ser definido em um ponto acima do peso exibido na etiqueta da embalagem. A controladora de peso ajudará a balancear a quantidade de produto que será distribuído gratuitamente com a rejeição de pacotes com pouco peso, permitindo um peso desejado inferior.

“A controladora de peso é tão boa quanto os processos anteriores” No entanto, o sucesso da controladora de peso está intimamente vinculado aos processos anteriores. Se houver pouco controle sobre a variação no peso de tara da embalagem, a controladora de peso logo após o enchedor fornecerá um peso bruto preciso (não um peso de enchimento). O peso de enchimento pode estar fora dos limites. Um sistema de tara bruto pesa embalagens vazias e depois os enche, e pode ser usado para dar conta da variação de peso da embalagem. O mesmo é verdade para qualquer aplicação. Quanto maior a variação de peso dos componentes individuais, mais difícil será verificar o peso de um componente individual, independentemente da precisão da controladora de peso.

11.1.2 Aplicações para contar ou procurar peças perdidas Se estiver procurando uma contagem de pacotes ou itens perdidos, primeiro considere a distribuição do peso médio do item mais leve. Compare a distribuição total (coletiva) do peso médio com a distribuição do peso, mais e menos o item menor ou mais leve. É provável que você esteja mais preocupado com a falta do que com o excesso de peças. Defina o limite da zona nos pontos onde você estiver confortavelmente seguro de que a contagem esteja correta. A Figura 11.7 mostra o limite de zona inferior em comparação às curvas de distribuição de peso do pacote de meta e de um pacote com um item faltando. A Figura 11.8 mostra o que acontecerá se o peso da peça individual for inferior à variação total do peso do produto. Mínimo

Figura 11.7: Definição do limite de zona mínimo

Mínimo

Objetivo de peso

Figura 11.8: O peso do item é inferior à variação do peso total do produto

Várias condições podem afetar a precisão de uma controladora de peso. Como mostrado na Figura 11.7 e na Figura 11.8, quanto menor a variação incontrolável de peso dos itens em comparação com o peso de cada item, maior a eficácia da controladora de peso em detectar corretamente a ausência de um item. Na Figura 11.8, a distribuição é tão grande que a controladora de peso rejeitará “bons” itens para conseguir rejeitar os itens com peças faltando, independentemente da precisão da controladora de peso. Neste caso, um sistema de tara bruta pode ajudar com uma elevada variância do peso da embalagem. Caso contrário, é aconselhável avaliar os processos de produção dos componentes individuais do produto ou acrescentar um aparelho de raio-X ao sistema de controle de peso para detectar itens quebrados ou ausentes.

12. Maior eficiência

Capítulo 12 Maior eficiência Uma controladora de peso moderna é capaz de fazer bem mais do que simplesmente pesar. Depois de configurar a controladora de peso para garantir que ele classifique de forma confiável produtos fora de conformidade, considere a possibilidade de estender o programa usando os recursos de software e as opções oferecidas pela controladora de peso para ter maior controle sobre os processos de produção e aproveitar ao máximo os recursos valiosos aumentando a produtividade e reduzido o desperdício. Nos capítulos anteriores, discutimos em detalhe como funcionam as controladoras de peso, onde elas são utilizadas e como são configurados para garantir a conformidade e a proteção dos usuários finais. Este capítulo cobre processos adicionais que, quando corretamente adotados, podem aumentar a eficiência geral da linha de produção. Esses processos adicionais não são essenciais para um programa básico de controle de peso, mas devem ser considerados para aplicações mais exigentes e mais complicadas. Ele é dividido em cinco áreas principais: ▪▪ Relatório ▪▪ Controle de processos ▪▪ Sistemas de combinação ▪▪ Capacidade de serviço e manutenção ▪▪ Testes de aceitação na fábrica 12.1 Relatório Considere as necessidades de produto, processo e outros fatores da empresa. A instalação pode já ter um programa sofisticado de aquisição de dados. Nesse caso, você pode precisar apenas de uma porta serial ou Ethernet TCP/IP para enviar pesos para um computador remoto. Esta solução provavelmente é a forma mais fácil de gerar relatórios personalizados para as necessidades da instalação. No entanto, para que a controladora de peso seja parte integrante do processo de produção fornecendo feedback valioso em tempo real para os dispositivos anteriores, é preciso ter um PLC (Controladora Lógico Programável) ou SCADA (Controle de Supervisão e Aquisição de Dados). Em geral, há outros programas de software adicionais

disponíveis que são especialmente projetados para coletar informações da controladora de peso. Esses programas geram análise de produção e documentação, incluindo relatórios gráficos por lote, hora, turno, dia, semana ou mesmo ano para se adequar aos procedimentos de operação padrão. Este software permite que os dados da produção sejam monitorados e gravados para segurança, conformidade, qualidade de medição e para garantir que os processos estejam sob controle. Ele também deverá estar em conformidade com as regulamentações legais da maioria dos países, incluindo testes de uniformidade à farmacopéia. Em geral, a maioria dos programas de software permite a conexão de várias controladoras de peso em um único programa que pode residir na rede da instalação. Frequentemente, uma instalação de controladora de peso exigirá todos os tipos de conexões para promover a otimização do controle em tempo real enquanto também oferece dados históricos “conforme inspecionado”. É importante que a controladora de peso possa executar as duas tarefas de forma automática e simultânea. Algumas controladoras de peso possuem recursos de relatório e estatística que podem ser visualizados na tela, armazenados em um dispositivo USB ou impressos em impressoras internas e externas. As impressões são uma forma simples e barata de coletar registros e estatísticas de peso. No entanto, as impressões não oferecem os recursos dinâmicos dos dados armazenados em um computador. A controladora pode imprimir em intervalos de tempo regulares, em determinados horários todos os dias, depois de um determinado número de itens ser pesado, quando o produto configurado for modificado e sob solicitação. Saiba que, para a maioria dos software “estatísticos” dos fornecedores, termos versões diferentes disponíveis, dependendo do país e dos requisitos.

Exemplo: ▪▪ Alemanha – Fertigpackungsverordnung (FPVO) ▪▪ Brasil – regulamentações do “Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial” ▪▪ Austrália – Consumer Affairs Victoria Regulations Trade Measurement Guide for packers, importers and sellers of pre-packed articles 12.2 Controle de processos 12.2.1 Redes Fieldbus As redes Fieldbus como DeviceNet, ControlNet, Ethernet/IP, Profibus DP e outras tornaram-se cada vez mais o padrão nos setores de manufatura eembalagem. Alguns fornecedores de controladoras de peso projetaram interfaces PLC para formatos PLC comuns para total integração às linhas de produção. É recomendável perguntar ao fornecedor da controladora de peso que nível de integração eles fornecem para o suporte ao PLC. Uma guia de interface deverá estar disponível para detalhar que nível exato de integração pode ser obtido a partir da interface que varia desde leituras básicas de peso até o download e upload sofisticado de dados e comandos, o que pode realmente fornecer um alto grau de automação. Depois que a controladora de peso for integrado à rede do fieldbus, a controladora de peso pode ser controlada diretamente através da PLC, de um DCS (Sistema de Controle Distribuído) ou do sistema SCADA (Controle de Supervisão e Aquisição de Dados). Os sistemas SCADA são um grande benefício oferecido pelo controle de integração do processo fornecendo um único ponto de controle para todas as máquinas no chão de fábrica que podem ser controladas por uma rede fieldbus.

interface com sistemas SCADA ou outros dispositivos de controle mais rápidos reduzindo o tempo e os custos da implantação. Como as interfaces fieldbus, o fornecedor de controladora de peso deverá fornecer um guia de interface de servidor OPC que estabeleça a estrutura e os recursos da interface. 12.2.3 Feedback O feedback, outra forma de controle de processo, pode monitorar o desempenho das cabeças da enchedora e até mesmo controlar a enchedora para obter pesos de enchimento corretos. Se o controle manual sobre as enchedoras for desejável, a controladora de peso pode fornecer apenas um relatório sobre cada cabeça e disparar um alarme se uma cabeça da enchedora estiver fora dos limites de tolerância. A enchedora é o segredo de um controle eficaz do peso de enchimento. A distribuição do peso de um item enchido fornece a melhor medida do desempenho da enchedora. Quanto menor a variação da enchedora, melhor o desempenho e menos produto será desperdiçado. Se o peso desejado de uma enchedora estiver definido para dois desvios padrão, 95% dos itens enchidos pesarão mais ou igual ao peso da etiqueta. Se a enchedora tiver um menor desvio padrão, como descrito pela distribuição de peso de linha pontilhada na Figura 12.1, o peso de meta pode ser bem mais próximo do peso na etiqueta em comparação a uma enchedora menos precisa. A enchedora otimiza a variação de peso quando: ▪▪ A enchedora é adequada ao produto ▪▪ A enchedora está em condições perfeitas ▪▪ Há um fluxo uniforme de produtos entrando na enchedora

12.2.2 OPC OPC (OLE para Controle de Processo) também está se tornando cada vez mais importante. O OPC é um padrão de conectividade aberta. Embora os motivos e as necessidades para conectividade variem, a indústria de automação queria um padrão para aplicações de conexão. O OPC é uma tecnologia projetada para estabelecer a ponte entre diversos aplicativos do Windows® e o hardware de controle de processo. É um padrão aberto que estabelece um método consistente de acesso a dados de campo a partir de dispositivos de chão de fábrica. Esse método de acesso permanece inalterado, independente do tipo e da origem dos dados. Sendo assim, os proprietários das controladoras de peso têm a liberdade de escolher software e hardware que atendam às suas necessidades básicas de produção, sem ter que considerar a disponibilidade de drivers proprietários. Além disso, os proprietários das controladoras de peso compatíveis com OPC podem criar sistemas de

Objetivo de peso

Objetivo de peso Etiquetado com peso 2σ

Diminuir o desvio padrão da enchedora reduz a distribuição gratuita de produtos

2σ Peso (g)

Figura 12.1: Precisão de enchedora

12.2.4 Precisão de enchedora O controle de feedback de uma controladora de peso pode minimizar os erros de peso do produto e desperdício do 61

12. Maior eficiência

produto gerado pelo movimento do enchimento (Figura 12.2). O movimento pode ser causado por mudanças lentas nas características de ambiente ou produto.

Enchedora

100,7 Controlador da controladora de peso

Observação: A precisão do controle de peso com feedback em uma enchedora compensa as mudanças de produto, mas não melhora o desempenho da enchedora.

Não analisa a enchedora enquanto os enchimentos| anteriores ainda estiverem percorrendo o sistema (Continuar para classificar) X

Figura 12.5: Processo de feedback da controladora de peso para a enchedor Etapa 3

A Etapa 4 (Figura 12.6) mostra que um enchimento a baixo foi corrigido pela controladora de peso.

4 Peso (g)

Figura 12.2: Movimento da enchedora

A controladora de peso e a enchedora estão em constante comunicação para garantir que uma movimentação do peso seja detectada, isso pode ser corrigido antes que tenha uma influência negativa na produção. A Etapa 1 (Figura 12.3) mostra um enchimento a baixo detectado pela controladora de peso. Se esta tendência continuar, a variação do peso de enchimento aumenta e os itens podem ser preenchidos com pouco peso.

Enchedora

100,5 Controlador da controladora de peso X

Monitora os pesos do produto

Enchedora

102,1 Controlador da controladora de peso

Monitora o peso do produto e envia sinal para enchedora conforme necessário

Figura 12.6: Processo de feedback da controladora de peso para a enchedora Etapa 4

Quanto maior a distância entre a enchedora e a controladora de peso, mais pacotes teremos entre a enchedora e a controladora de peso em um determinado momento. Quanto mais pacotes forem colocados na fila da controladora de peso, maior será o atraso para fornecer feedback para a enchedora. Da mesma forma, a controladora de peso deverá ficar localizado à direita da enchedora para permitir uma resposta mais imediata a mudanças no peso de enchimento. 12.2.5 Mudanças graduais e consistentes no peso do produto

Figura 12.3: Processo de Feedback da Controladora de Peso para a Enchedora da Etapa 1

Com feedback da controladora de peso, um sinal é enviado para a enchedora para ajustar o enchimento como na Etapa 2 (Figura 12.4). Há um atraso durante o qual a controladora de peso não sinaliza ao enchedora para ajustar.

Enchedora

100,3 Controlador da controladora de peso

Sinal para a enchedora ajustar o enchimento

Figura 12.4: Processo de feedback da controladora de peso para a enchedora Etapa 2

A Etapa 3 (Figura 12.5) mostra que o atraso é igual ao tempo necessário para pesar os pacotes que já deixaram a enchedora antes que a controladora de peso sinalize uma mudança. 62

Software de zonas de flutuação ou limites oscilantes ajustam o valor de meta e os limites de zona de uma controladora de peso para compensar mudanças graduais e consistentes no peso do produto. O software detecta tendências para curto e médio prazo. Uma aplicação comum para este software é pesar produtos de papel como fraldas, onde é importante verificar a quantidade direta de peças. As flutuações de temperatura ambiente e umidade aumentarão ou diminuirão o conteúdo da umidade e o peso do papel. Essas mudanças ocorrem gradualmente. O software de Zona de Flutuação muda o peso desejado à medida que a média muda. À medida que a umidade é acumulada no papel, o peso do papel aumenta de forma lenta e apreciável. O peso desejado e os limites da zona são elevados e compensam o aumento no peso (Figura 12.7).

garantias da máquina antes de se decidir por uma controladora de pesos. Algumas garantias fornecem uma cobertura bem mais abrangente do que outras. É possível que haja uma central de serviço próxima da sua localidade ou uma rede ativa de técnicos de serviço. É possível economizar dinheiro a longo prazo e aumentar a durabilidade do seu sistema de controle de peso adquirindo um programa de manutenção preventiva.

Figura 12.7: Limites oscilantes (monitoramento do valor médio)

12.3 Seleção de sistema de controle de peso Para minimizar a complexidade e o espaço, assim como integrar componentes em uma linha, detecção de metais combinados e controle de peso assim como sistemas combinados de raio-X e controladora de peso (Figura 12.8). Esses sistemas são mais fáceis de instalar e geralmente são menos caros do que comprar sistemas separados e integrálos. Além disso, um sistema de combinação reduz os erros do operador e acelera a troca da produção através de configuração automática de produto em uma única interface para ambas as tecnologias. Ela também exige menos treinamento de operador e reduz os custos de manutenção e limpeza. Os pacotes são separados por tempo, espaçamento e orientação de forma uniforme e repetível fazendo a controladora de peso fornecer uma plataforma conveniente para integração de outros dispositivos de inspeção como detectores de abas, sistemas de visão e sensores de ID de radiofrequência. Finalmente, a controladora de peso é bem adequada para o gerenciamento de rejeitos, o que leva a um isolamento centralizado e monitoração de produto fora da conformidade.

Os últimos sistemas de controladora de peso foram projetados para manutenção mais fácil. Hoje as peças duram mais e podem ser facilmente trocadas. Para manutenção simples, uma rápida desconexão das conexões elétricas, sem ferramentas ou peças de troca rápida e kits de peças de reposição, incluindo cintas, correias, mancais e rodas dentadas são uma vantagem. Para minimizar o tempo de indisponibilidade, é crucial receber novas peças rapidamente. É importante esclarecer como funciona o fornecimento de peças e serviço. Ter que esperar por peças é um bom motivo para ter peças de reposição no local e estar preparado. 12.5 Validação e procedimentos FAT Indústrias regulamentadas como a indústria farmacêutica exigem que as controladoras de peso façam parte de um processo validado. Deve-se considerar a conformidade operacional com uma documentação especial possivelmente com o 21 CRF parte 11, que exige que a controladora de peso passe por um Teste de Aceitação de Fábrica (FAT). Ao escolher um fornecedor de controladora de peso, é essencial que eles possam fornecer toda a documentação necessária, recursos de software e total suporte. O processo de qualificação e validação deve fornecer: ▪▪ Documentos de pré-aprovação ▪▪ Qualificação de projeto (DQ) ▪▪ Qualificação de instalação (IQ) ▪▪ Qualificação operacional (OQ) ▪▪ Qualificação de desempenho (PQ) ▪▪ Certificados ▪▪ Qualificação de manutenção ▪▪ Qualificação de pesquisa

Figura 12.8: Sistemas de combinação de controladora de peso com raio-X ou detector de metais

12.4 Serviço e manutenção É recomendável executar uma revisão completa de todos os contratos de serviço, kits de peças de reposição, e as 63

13. Sustentação de desempenho com a OEE

Capítulo 13 Sustentação de desempenho com a OEE Depois da implantação bem-sucedida de um programa eficaz de controle de pesagem, incluindo todas as ações necessárias para melhorar o desempenho, os processos de produção devem ser constantemente monitorados para sustentar esses níveis de desempenho e sempre que possível tomar as medidas necessárias para aprimorá-los. Alguns fabricantes gostam de analisar o desempenho em termos de Eficácia Geral do Equipamento (OEE), que é um método para medir e quantificar o desempenho de uma linha de produção. Para esses fabricantes, a OEE representa as práticas recomendadas. Esses três fatores são:

13.1 Prejuízos invisíveis Muitas vezes, é difícil quantificar os motivos exatos dos prejuízos na produção. A OEE deixa todos os prejuízos claramente visíveis mostrando que máquinas ou processos são responsáveis por esses prejuízos, o que por sua vez fornece informações valiosas para tomar as medidas corretivas necessárias. Embora um controlador de peso possa não ser a causa dos prejuízos inesperados, ele costuma ser usado como peça final do equipamento em uma linha de produção, para a verificação final de todos os produtos antes do transporte, o que o torna o ponto ideal para a captura de dados valiosos para calcular a OEE. Usar a OEE para monitorar processos de produção mostrará onde e por que os prejuízos de produção estão ocorrendo, mas não a principal causa desses prejuízos. A OEE oferece um valor baseado exclusivamente nos dados de produção da máquina e do processo e não leva em consideração o “Fator humano” no seu cálculo.

▪▪ Disponibilidade ▪▪ Desempenho ▪▪ Qualidade Um aprimoramento em qualquer desses três fatores resultará em um aprimoramento da OEE. 13.2 Cálculo da OEE A OEE é calculada comparando os resultados reais nos três fatores básicos de disponibilidade, desempenho e qualidade, com padrões planejados ou predeterminados para cada fator. Os percentuais resultantes são multiplicados para determinar a Eficácia Geral do Equipamento.

“Se você tiver uma OEE de 85% ou mais, a sua linha de produção pode ser considerada de nível internacional”

A OEE na sua definição mais simples é definida como

Saída adequada Capacidade real máxima de saída

= ?%

Existem três fatores principais que precisam ser levados em consideração ao calcular o bom funcionamento de uma linha de produção; que se considerados em conjunto, oferecem uma base para medição da OEE. 64

13.2.1 Disponibilidade A disponibilidade é o tempo real de operação como percentual do tempo de produção planejado. Total disponibilidade significa que a linha de produção foi executada sem paradas não planejadas ou gravadas.

13.2.2 Desempenho Desempenho é a produtividade real mostrada como percentual da produtividade máxima ou especificada. O desempenho é uma medida da capacidade da linha de produção de executar na sua produtividade máxima especificada. Desempenho máximo significa que o processo foi executado de forma consistente na produtividade máxima para a qual ele foi projetado. 13.2.3 Qualidade Qualidade corresponde à quantidade de bons produtos mostrados como um percentual de todos os produtos produzidos. Qualidade de 100% significa que não houve produtos rejeitados ou retrabalhados. Exemplo: 90% de disponibilidade x 95% de desempenho x 99,9% de qualidade = uma OEE internacional de 85%

Algumas empresas permitem procedimentos de manutenção de rotina e temporários sem considerar o impacto que uma manutenção devidamente planejada teria nos componentes de disponibilidade e desempenho da OEE. Ciclos mais longos e sem recuperação mais rápida da indisponibilidade não planejada deveriam ser o principal foco de um plano de manutenção eficaz. Uma manutenção adequada leva a ciclos mais longos e a uma recuperação mais rápida após a indisponibilidade inesperada. A manutenção nunca deverá ser negligenciada. Todas as controladoras de peso exigem manutenção regular para funcionarem na velocidade de operação ideal especificada. Se não houver recursos internos disponíveis para executar um programa de manutenção regular, o fornecedor do equipamento deverá ser capaz de assumir essa função crítica.

planejado produção -(360 480 minutos A Tempo B Tempo real dedeprodução minutos)

especificada - 10 peças por min = 3600 peças D .) C Produtividade

Qualidade

Disponibilidade

Os operadores devem ser bem treinados. Em algumas empresas, o grupo de manutenção é capaz de executar essa tarefa depois de ser treinado pelo fornecedor do equipamento. Se este recurso não estiver disponível, o fornecedor do equipamento pode fornecer programas de treinamento personalizados com base nos requisitos específicos da apli-

Desempenho

A vantagem da OEE está nos três fatores que podem ser analisados e solucionados individualmente. Na Figura 13.1, você pode ver uma introdução sobre como calcular a OEE e um exemplo.

13.3 Aumente a disponibilidade e o desempenho dos componentes da OEE através de manutenção adequada

C Paradas

B Tempo real de produção - 360 minutos

inesperadas na produção

Qualidade Falta de

manutenção ou real - 2880 peças Produtividade .) peças real (280 D Produtividade manutenção insuficiente

produtos produzidos - 2880 peças peças .)de de 43% PREJUÍZO!!! E Total

Produtos bons - 2736 peças

(2736 peças

Disponibilidade Desempenho Qualidade

= B/A = D/C = F/E

43% de PREJUÍZO F

Tempo planejado de produção (480 minutos) Enchimento com peso inferior Enchimento Enchimento com pesocom peso inferior superior Retrabalho com peso superior Enchimento Re-trabalho

= 360/480 = 2880/3600 = 2736/2880

= 75% = 80% = 95%

OEE = 75% x 80% x 95% = 57% Figura 13.1: Exemplo de cálculo da OEE

13. Sustentação de desempenho com a OEE

cação. Operadores conscientes, bem treinados e proativos são essenciais para melhorar a OEE reconhecendo problemas que possam vir a provocar indisponibilidade antes que ela realmente ocorra e aplicando ações corretivas. O treinamento não deverá ser um processo de curto prazo. Todos os novos operadores devem passar por um treinamento extenso, tanto para a controladora de peso como para seus processos associados. Isso gera um aprimoramento considerável na OEE.

Quando o investimento em uma nova máquina for necessário, escolha um equipamento de fornecedores que entendam a OEE. É essencial especificar medidas de desempenho por saída para novas máquinas de processamento em contratos de fornecedor. As medições de OEE podem ser usadas para se certificar de que o desempenho do novo equipamento satisfaça o caso de negócio original.

Também é importante lembrar que uma manutenção adequada pode afetar a qualidade. Uma manutenção adequada permite que as máquinas mantenham o desempenho em suas especificações originais de projeto, o que por sua vez, permite a manutenção de tolerâncias de produção mais rígidas levando a um produto de qualidade mais elevada e mais uniforme.

Ao implantar um programa OEE, considere o uso de soluções de software profissionais que ajudarão a aumentar e sustentar consideravelmente um alto valor de OEE. Existem muitas empresas que fornecem software e soluções para gerenciar a OEE.

13.4 Registre a pontuação e compartilhe os resultados É importante que as informações de OEE sejam compartilhadas com o pessoal de produção. Operadores altamente qualificados e conscientes que tenham intimidade com o processo e a controladora de peso são fundamentais para o desenvolvimento de soluções para os problemas da controladora de peso e devem estar envolvidos e motivados. Os especialistas recomendam fortemente a instalação de um sistema de monitoramento simples como um visor LED nas áreas principais da instalação para que a equipe de manufatura possa ver a OEE da linha de produção em tempo real. Falta de visibilidade da OEE mascara o impacto, os ganhos ou as reduções que isso pode ter na sustentação do desempenho da linha de produção. Depois que os fatores básicos para calcular a OEE forem compreendidos, as ferramentas para coletar informações e fazer cálculos podem ser utilizadas. É recomendável iniciar monitorando uma única controladora de peso. Tome as medidas, identifique problemas individuais e desenvolva as soluções. Meça novamente para ver se houve aprimoramentos e continue nesse exercício. Em seguida, estenda esse processo medindo uma célula de trabalho ou uma linha de produção completa. Siga o mesmo processo, colete dados, identifique problemas, desenvolva soluções, meça e repita. 13.5 Torne a OEE parte do processo de tomada de decisão do investimento A OEE também pode ser implantada para evitar compras inadequadas. Ela ajuda a focar no aprimoramento do desempenho da máquina atual e dos recursos da fábrica.

13.6 Software da OEE

Um bom pacote de software OEE ajuda o chão de fábrica eliminar o uso de papel. Normalmente, os operadores e supervisores da instalação passam uma imensa quantidade de tempo gravando, analisando e reportando os motivos das indisponibilidades em papel e depois explicando esses relatórios para a gerência. Um sistema OEE captura e reporta com eficiência a indisponibilidade automática. Isso reduz o tempo perdido em atividades de relatório sem valor agregado e permite que o pessoal foque em tarefas mais importantes. Com a OEE, todos do chão da fábrica até a diretoria ficam mais bem informados, com mais frequência e mais facilidade. Mais importante, um pacote de software pode: ▪▪ Apontar as oportunidades e ações necessárias para cortar os prejuízos na produção e aumentar a capacidade ▪▪ Indicar o custo real de toda indisponibilidade, tempo ocioso, perda de produtividade, retrabalho e prejuízos por processo de refugo ▪▪ Forneça dados analíticos precisos para promover iniciativas bem-sucedidas de Manufatura Enxuta e Seis Sigmas ▪▪ Fornece uma vantagem competitiva considerável para a indústria em toda a cadeia de suprimentos A OEE deverá ser considerada como um processo contínuo e não um projeto ou atividade únicos. Pequenos ganhos podem levar a aprimoramentos consideráveis de OEE ao longo do tempo, mas isso é continuamente monitorado e observado. Ganhos em mais de um fator levam a ganhos ainda maiores na OEE, com redução de custo resultante e maiores lucros.

Formulário de coleta e avaliação de dados da OEE Dados: _________________ Avaliação para (máquina/célula/linha de produção)______________________________________ (A) Tempo de produção planejado ________(min) B/A= ________% Disponibilidade

(B) Tempo de produção real

________(min)

________(peças por min)

(D) Produtividade real

________(peças per min) D/C= ________% Desempenho

(E) Total produzido de produtos

_________(peças)

(F) Bons produtos

_________(peças)

X X

F/E= ________% Qualidade

OEE=________% (Veja a Figura 13.1 para cálculo)

Observações:

Medida a ser tomada:

14. Glossário

Capítulo 14 Glossário A seguir temos um glossário dos termos normalmente usados neste guia e na indústria de controle de peso.

Afastamento A medição do afastamento deverá ser feita de uma ponta do pacote até a ponta do pacote seguinte ou de centro para centro. Barreira de luz/sensor fotoelétrico Em geral, um scanner fotoelétrico que dispara um ciclo de pesagem quando um item cruza o seu feixe luz. Em vez do sensor fotoelétrico, em algumas controladoras de peso, interruptor a came é ativado pelo equipamento de embalagem precedente. Célula de carga do medidor de tensão A célula de carga do medidor de tensão é o tipo mais comum de célula de pesagem usada no mundo inteiro devido ao seu baixo custo e robustez industrial. O seu tempo de resposta rápido é ideal para o controle de peso. Célula de pesagem Diferentes tipos de células de pesagem são utilizadas em cada linha de produtos. A célula de pesagem é o componente de balança em si em uma controladora de peso. Veja Restauração de Força Eletromagnética e Medidor de tensão. A saída elétrica da célula de pesagem é o sinal de peso. Controladora O console eletrônico da controladora de peso. Quando disparado pela barreira de luz do, o controle pesa e classifica cada item e rejeita da linha os itens fora do peso.

Controladora de peso Um mecanismo que pesa os itens à medida que eles se passam por uma linha de produção, classifica os itens em zonas de peso predefinidas (normalmente como acima do peso, aceitável ou abaixo do peso) e rejeita e classifica os itens de peso inaceitável.

Controladora de peso com movimento intermitente Este tipo de controladora de peso faz os itens chegarem a uma parada completa na seção de pesagem, pesa o item e depois o descarrega. A controladora de peso mede o peso estático, e não o peso dinâmico. Veja também controladora de peso. Custo total de propriedade Seu objetivo é ajudar os clientes e empresas a determinarem os custos diretos e indiretos de um produto ou sistema. É um conceito contábil que pode ser usado para assegurar que todos os custos associados ao longo de um determinado período sejam considerados na aquisição de um bem. Desvio da meta A diferença entre o peso real e o peso de meta, com valores positivo e negativo. É possível exibir os pesos como um desvio do peso de meta no painel da controladora de peso. Desvio padrão O desvio padrão é a distribuição dos dados em torno de um ponto central. Os dados devem seguir uma distribuição normal. Uma unidade de desvio padrão pode ser expressa com o símbolo grego σ “sigma”. Distribuição gratuita A quantidade do peso de cada item que excede o peso na etiqueta. Pode ser determinado pela média por pacote ou pela soma de um grupo de pacotes. Distribuição normal A distribuição de probabilidades da frequência centralizada em torno da média de uma população de dados e seguindo uma curva em formato de sino. A largura é determinada pelo desvio padrão dos dados.

Eficiência Este valor é o percentual de tempo decorrido durante a operação de uma linha. EMFR – Restauração de força eletromagnética Princípio de célula de pesagem de alta precisão usada em balanças e controladoras de peso. Erro médio A diferença entre o valor médio de dados reais (pesos) e os dados medidos. Espaçamento entre os pacotes A distância entre os produtos para uma pesagem precisa. FPVO – Fertigpackungsverordnung As leis alemãs de Pesos e Medidas para conteúdo líquido e produtos. pré-embalados. Item Um produto específico. Por exemplo, se o produto for caixas de cereal de 300 g, cada item corresponde a uma única caixa de cereal. Linearidade Linearidade é a capacidade da controladora medir adequadamente um valor conhecido em diversos dispositivos. Luzes indicadoras da zona Essas luzes mostram a classificação de cada produto. Veja a Figura 14.1 para um exemplo de indicações coloridas. Visor de peso

Cor

Visor de peso

Indicadores da zona 3 Indicadores da zona 5

MID A abreviação MID significa “Measuring Instruments Directive” (Diretiva para instrumentos de medição) e descreve em detalhes os processos e responsabilidades de dez tipos de instrumentos de medição, incluindo controladoras de peso, durante sua produção e comissionamento. NIST O National Institute for Standards and Technology. Parte do Departamento de Comércio dos Estados Unidos – o NIST publica o Manual 44 com os padrões de Pesos e Medidas e o Manual 133 com regulamentações relativas a peso de bens embalados. NTEP O National Type Evaluation Program (NTEP) Parte do National Council on Weights and Measures (NCWM), o NTEP é uma organização independente que verifica a conformidade com padrões para equipamento de pesagem e medição. Pacotes por minuto (PPM) A velocidade em que os pacotes são observados em um determinado ponto na linha. O ppm pode ser medido ao longo de um período de tempo para fornecer uma velocidade média ou em um período de tempo infinitamente menor para fornecer uma taxa instantânea. Ao projetar um sistema de manipulação de pacotes, o PPM deverá ser constante em todo o sistema; caso contrário, ocorrerão retrocessos e obstruções. Pesagem dinâmica A pesagem dinâmica ocorre quando um item é pesado pela célula de pesagem enquanto está em movimento. Pesagem estática A pesagem estática é o processo de pesagem de um item enquanto ele está imóvel em uma plataforma de balança.

Vermelho Zona 1 Abaixo do peso

Zona 1 Abaixo do peso

Azul

Não usado

Zona 2 - Primeiro abaixo (Em geral aceitável, mas muito leve)

Peso bruto O peso completo do produto incluindo a embalagem.

Branco

Zona 2 - aceitável

Zona 3 - aceitável

Âmbar

Não usado

Zona 4 - Primeiro acima (Em geral, aceitável, mas muito pesada)

Peso da etiqueta Esse é o peso do produto indicado na embalagem. A média da produção total deverá ser igual ou superior a este valor. Algumas vezes, também chamado de peso nominal.

Verde

Zona 3 Excesso de peso

Zona 5 Excesso de peso

Figura 14.1: Status de classificação da zona

MC – Measurement Canada O órgão do Canadá responsável por fornecer os padrões de Pesos e Medidas e verificar a conformidade dos equipamentos com esses padrões.

Peso de meta Este valor é o peso desejado do produto que está sendo produzido. O peso de meta pode ser usado para descrever o peso nominal ou o peso na etiqueta de um produto. Em circunstâncias normais, o peso de meta é definido ligeiramente acima do peso na etiqueta para garantir que peso o médio da produção total não seja inferior ao peso na etiqueta, para conformidade com as regulamentações do pacote. Peso líquido O peso do conteúdo do produto no pacote. 69

14. Glossário

Peso nominal Veja Peso de meta. PLC (Controlador de Lógica Programável) Os PCLs variam de pequenos dispositivos no componente que podem fazer parte dos sistemas da máquina (incluindo as controladoras de peso) a dispositivos maiores que centralizam o controle da linha e o gerenciamento dos dados. Os PLCs são caracterizados por três elementos principais: uma área de entrada, uma área de saída e um dispositivo lógico. Uma interface de usuário é fornecida com sistemas maiores, mas os sistemas menores costumam ser controlados remotamente ou através de um computador externo. Precisão A precisão é composta pela linearidade e repetibilidade de um sistema e pode ser definida para controladoras de peso assim como a soma do desvio padrão e o erro médio do sistema. Precisão Normalmente chamada de repetibilidade em relação à controladora de peso. Produtividade Veja Pacotes por minuto. Regra de Ouro Existem três parâmetros principais para medição da produtividade de pacotes em um equipamento de embalagem em movimento: velocidade da correia, pacotes por minuto (PPM) e afastamento entre pacotes como descrito abaixo. Os três estão sempre relacionados nessa equação: Velocidade da cinta = PPM x afastamento Rejeitador Um mecanismo que remove os itens do fluxo em linha ao receber um sinal de um sistema de controle. Muitas vezes, o rejeitador consiste em uma válvula solenóide, cilindro de ar e peças mecânicas associadas. Repetitividade É a capacidade da controladora de peso pesar de forma consistente ao longo do tempo. Usando o mesmo peso, se você fizer com que ele passe 100 vezes pela controladora de peso, quantas vezes o mesmo valor seria obtido. Retorno de investimento É a relação de lucro ou prejuízo (realizado ou não) obtida em um investimento em relação ao valor investido. Re-zerar Refere-se à compensação automática pelo acúmulo de produtos na seção de pesagem ou mudanças graduais no sinal de peso da controladora de peso à medida que os componentes ficam desgastados. 70

Roda estrela (espiral, helicoidal) Um espiral variável que gira em torno de um eixo paralelo à direção do percurso do pacote e libera os pacotes a um afastamento consistente. Para determinados produtos como latas, é mais fácil usar uma roda estrela para espaçálas. Uma roda estrela é uma haste plástica com uma longa ranhura, semelhante à cabeça de um parafuso. A ranhura é ligeiramente maior do que o diâmetro da lata, permitindo que metade da lata fique dentro da ranhura. Em vez de ter um afastamento constante como o de um parafuso, o afastamento expande, para espaçar com facilidade produtos altos e instáveis. Uma correia larga e silenciosa é usada sob a roda de balanço para transportar os produtos. Rodízio dianteiro É um rodízio miniatura que é inserido no espaço entre os rodízios de deflexão dos transportadores de cinta adjacentes para suavizar a transferência dos produtos. Sensor fotoelétrico/barreira de luz Em geral, um sensor fotoelétrico no início ou fim do transportador de pesagem que instrui a controladora a exibir o peso do produto sendo transferido para o transportador de saída. Sinal de peso O sinal de saída analógica ou digital da célula de pesagem. Em um sinal analógico, a tensão de saída é proporcional ao peso aplicado à célula de pesagem. Tara do peso Esse valor é o peso do pacote sem produto (ou seja, uma caixa vazia). Tempo de pesagem A quantidade de tempo em que o pacote permanece totalmente sozinho na seção de pesagem. Pode ser calculado subtraindo-se o comprimento do pacote do comprimento do transportador de pesagem e dividindo pela velocidade da cinta. Dependendo da estrutura principal e dos controles, o tempo de pesagem varia de 60 milissegundos para mais de 350 milissegundos. Exemplo: PPM = 100 pacotes Fornecido: Tamanho = 200 mm Usando uma seção de pesagem com 305 mm, para assegurar que apenas um pacote esteja na seção de pesagem, definimos o afastamento mínimo para 355 mm. Usando a regra de ouro, calculamos a velocidade da cinta como: 355 x 100 = 35,5 metros por minuto Nosso tempo de pesagem = (305 - 200)/(35500/60) = 0,177 segundos. Provavelmente aceito dependendo do tipo do produto e da precisão desejada.

Transferência lateral (de transportador para transportador) Uma forma de transferir o produto de uma cinta para outra oferecendo suporte contínuo ao pacote, com dois transportadores adjacentes e paralelos. A controladora de peso é colocada na frente e paralelo ao transportador adjacente. O transportador de transferência lateral é colocado o mais perto possível do transportador do cliente e as cintas praticamente se tocam. São instaladas guias para deslizar os produtos do transportador do cliente para o transportador de transferência lateral. O transportador de transferência lateral pode ser integrado à seção de entrada ou saída da controladora de peso para transferências suaves. Transferências de correias paralelas Nos casos em que os transportadores de entrada consistem em correias ou cintas estreitas, é possível fazer uma sobreposição no ponto de transferência, criando um encaixe paralelo que mantém a sustentação do produto durante a transferência entre as seções do transportador. Esse é o nível mais elevado de integração e permite a transferência mais suave. As correias paralelas também podem ser usadas entre as várias seções de controladora de peso, como intervalo de tempo e espaçamento, espaçamento e pesagem, e pesagem e saída.

Transportador de pesagem A seção de balança de todos as controladoras de peso são chamadas de transportador de pesagem. O comprimento do transportador de pesagem é essencial para calcular o tempo de pesagem e determinar o número máximo de pacotes que pode operar na controladora de peso. Transportadores com aderência lateral Um conjunto de transportadores de eixo vertical com duas seções opostas de cintas que tocam nas laterais de um pacote. Não é fácil transferir itens altos e com pequena base de apoio entre transportadores. As cintas de aderência lateral se estendem pela saída do transportador do produto e oferecem uma aderência positiva nas laterais do produto antes que ele chegue ao espaço entre o transportador do cliente e a controladora de peso. Desta forma, ele fica suspenso entre as cintas enquanto percorre o espaço e é solto na seção de entrada da controladora de peso. As cintas de aderência lateral também são usadas para fazer a ponte entre a seção de saída da controladora de peso e a entrada do transportador seguinte. Transporte Mecanismo de manipulação dos produtos em uma controladora de peso, como um transportador.

Transientes Descargas em uma linha de alimentação CA que interferem na funcionalidade dos seus controles.

Valor médio A soma de todos os valores em um grupo dividida pelo número de valores neste grupo.

Transportador de cadenciamento Um transportador usado para regular os pacotes com um afastamento consistente. Se o cliente não conseguir garantir um espaçamento consistente ou se os itens forem espaçados a uma distância grande e estiverem passando a uma velocidade particularmente alta, uma seção de intervalo de tempo costuma ser usada para reduzir a velocidade dos itens. Deixá-las mais lentas faz com elas sejam posicionadas próximas, assegurando um fornecimento consistente de pacotes. Uma seção de espaçamento sempre segue uma seção por intervalo de tempo e espaça o produto para o espaçamento ideal para a pesagem. Uma seção de intervalo de tempo também pode ser formada por correias ou cintas.

Velocidade da correia A velocidade linear da correia costuma ser medida em metros por minuto (mpm). A medição mais precisa pode ser obtida usando um tacômetro.

Transportador de espaçamento Uma seção de espaçamento de entrada é usada para acelerar os pacotes e criar o espaço adequado para pesagem. Essas seções podem ser uma correia ou cinta e têm uma velocidade superior à do transportador de entrada do cliente, aumentando o espaço entre os pacotes. Para ser eficaz, o cliente deve fornecer o produto com o mesmo afastamento consistente e velocidade de correia para os quais a unidade foi projetada. Qualquer variação desses fatores provocará erros de espaçamento.

Velocidade da linha O número de itens por minuto que a linha de produção está produzindo; a produtividade (medida em PPM). Velocidade instantânea da linha Se as condições fizerem um grupo de pacotes entrar na controladora de peso, a taxa de PPM será maior do que a Velocidade média da linha. No pior dos casos, a velocidade instantânea da linha é a velocidade máxima da cinta dividida pelo menor espaçamento possível. Essas situações precisam ser levadas em consideração para assegurar um espaçamento mínimo apropriado. Visor do peso Exibe o peso de cada item ou uma variação para mais ou menos do peso de meta enquanto a linha estiver em operação. Zona de pesos A faixa de pesos entre dois limites de zona consecutivos.

Referências Links para várias fontes e tipos de informações são incluídos abaixo para referência:

14. Glossário

Metrologia A Organization for Machine Automation and Control (OMAC) http://www.omac.org International Organization of Legal Metrology http://www.oiml.org/publications/R/R087-e04.pdf

Padrões alimentares International Food Standard (IFS) http://www.food-care.info Organização Mundial da Saúde (OMS) http://www.who.int/foodsafety/publications/ GFSI http://www.globalfoodsafety.com Organização Mundial de Segurança Alimentar http://www.worldfoodsafety.org/

Página da Internet com informações úteis sobre cada país Alemanha Lei de conteúdo líquido - Fertigpackungsverordnung FPVO http://www.bundesrecht.juris.de/fertigpackv_1981/index.html Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) http://www.ptb.de Estados Unidos Ministério da Agricultura dos Estados Unidos (USDA) http://www.usda.gov/wps/portal/usdahome O National Institute for Standards and Technology. http://ts.nist.gov United States Food and Drug Administration (FDA) http://www.fda.gov

FAO/WHO Food Standards; Codex Alimentarius Commission http://www.codexalimentarius.net

Organização das Nações Unidas para a Agricultura e a Alimentação (FAO) http://www.fao.org/

European Food Safety Authority (EFSA) http://www.efsa.eu.int/

NSF International http://www.nsf.org

Safe Quality Food (SQF) Institute http://www.SQFI.com CIES – International Committee of Food Retail Chains http://www.ciesnet.com/ EN ISO 9001:2000 e ISO 22000:2005 (1 de setembro de 2005) Sistema de segurança alimentar e gerenciamento de qualidade – IDF International Dairy Federation http://www.fil-idf.org

Diretrizes/Padrões Higiênicos HACCP HACCP holandês (ISO 22000) http://www.foodsafetymanagement.info Sete Princípios do HACCP do USDA http://www.fsis.usda.gov/oa/background/keyhaccp.Htm WHO / CODEX HACCP http://www.who.int/foodsafety/fs_management/haccp/en/ EHEDG http://www.ehedg.org

Reino Unido Padrões Britânicos – PAS 96 http://www.bsigroup.com/en/Search-Results/?q=pas+96 Holanda Grupo NMI - instituto independente de certificação e testes internacionais http://nmi.nl/ VERISPECT: http://www.verispect.nl/ Rússia Órgão Federal de Regulamentação Técnica e Metrologia http://www.gost.ru China Administração geral da supervisão de qualidade, inspeção e quarentena da República Popular da China http://www.aqsiq.gov.cn Instituto Nacional de Metrologia da República Popular da China http://www.nim.ac.cn/ Taiwan Verificação do conteúdo líquido dos alimentos embalados http://www.cnsonline.com.tw/search/search_preview. jsp?general_no=1292400 Instituição de Padrões, Metrologia e Inspeção http://www.bsmi.gov.tw/wSite/ ct?xItem=11989&ctNode=1997&mp=1

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Para mais informações

Controle de peso

Princípios do controle de peso – elaboração de um programa eficaz

www.mt.com/Garvens

GARVENS Controle de peso

Princípios de controle de peso Elaboração de um programa eficaz