Sistemas MES para modelagem de processos contínuos? Sim! Entenda como funciona – Terceira parte

Dando sequência à série de posts sobre modelagem de um sistema MES orientado à ANSI/ISA-95, específica para o processo de estocagem / inventário, esta parte terá ênfase na modelagem de operações típicas em um pátio de estocagem. Se você ainda não viu, veja a parte 1 aqui e a parte 2 aqui.

O artigo continuará a utilizar a produção de minério de ferro como referência e exemplos.

Operações Típicas

Para modelagem do processo de produção e estocagem de minério de ferro é necessário representar suas operações físicas.

Do ponto de vista da ANSI/ISA-95, as principais entidades utilizadas para representação destas operações são:

• Production Response: Representa um conjunto de operações vinculadas a diversas etapas de um macro processo. Para operações em um pátio, normalmente representará uma única etapa, que representa uma operação de saída de material de uma origem e entrada de material em um destino
• Segment Response: Representa uma única etapa de um macro processo, o resultado da execução daquela etapa. Para operações em um pátio, normalmente representará uma operação de saída de material de uma origem e entrada de material em um destino
• Material Actual: Representa uma única operação vinculada a um determinado material (Material Definition) e / ou lote (Material Lot). Para modelagem de um pátio, representa determinada operação, de determinado tipo, como consumo, produção e movimentação, por exemplo. Contém a quantidade de material envolvido em uma operação
• Material Actual Property: Representa o resultado de uma propriedade envolvida em uma operação. Para operações em um pátio representa as características do ROM ou produto envolvido na operação. Ex.: %Fe, %SiO2, %Umidade

O resultado das operações deve sempre influenciar as quantidades dos lotes envolvidos*, exceto quando não há requisitos de um módulo de controle de estoque.

* Nem sempre há lotes envolvidos, mesmo quando há módulos de controle de estoque. Alguns tipos de material são considerados “consumíveis” (consumables, conforme a norma). Neste caso, não há interesse em controle de estoque. Alguns exemplos comuns são água, ar comprimido, energia.

A figura abaixo apresenta a relação entre algumas destas entidades descritas acima.

 

Consumo

As operações de consumo representam a retirada de material de um determinado local e ou lote.

Pode ter várias utilizações, tais como:

• Informação base para geração de relatórios de consumo
• Vínculo e registro de propriedades do material que foi consumido
• Quando há módulos de controle de estoque:
  • Controle do estoque do material consumido. No caso da mineração, pode representar o consumo da pilha de origem ou um consumo físico real de materiais floculantes, por exemplo, em espessadores, embora este processo seja considerado uma etapa do beneficiamento
  • Informação de genealogia. Nestes casos, é necessário consumir o lote de origem de forma a representar a relação entre o lote de destino e o lote de origem

Produção

Representa a produção em si, de determinado material. No caso da mineração, até a última etapa do processo de beneficiamento, o material pode ser considerado como ROM em processamento, enquanto a operação de produção já tem a função de transformá-lo em um produto final, como SFXX (Sinter Feed, do tipo XX).

De forma similar à operação de consumo, pode ter várias utilizações, tais como:

• Informação base para geração de relatórios de produção, seja de um produto intermediário ou final
• Vínculo e registro de propriedades do material que foi produzido
• Quando há módulos de controle de estoque:
  • Controle do estoque do material produzido. No caso da mineração, pode representar o produto que será armazenado na pilha de destino
  • Informação de genealogia. Nestes casos, é necessário que a operação de produção esteja vinculada ao lote de destino, sendo o evento criador do lote. Quando a operação de produção está vinculada a uma operação de consumo, através de um Segment Response, é feito o vínculo para genealogia

Movimentação

As operações de movimentação são uma simplificação de um conjunto consumo-produção em que não há alterações entre os lotes de origem e destino, exceto pelo local resultante do lote. Este tipo de operação não afeta a genealogia.

Genealogia

Genealogia é a funcionalidade provê a capacidade de “navegar” entre os lotes.

Basicamente, através de um determinado lote X, é possível estabelecer quais são os lotes que deram origem ao lote X e, de forma análoga, quais foram os lotes os quais foram originados pelo lote X, seja totalmente ou parcialmente.

A função de genealogia será abordada com mais detalhes e futuros posts desta série.

Rastreabilidade

A função de rastreabilidade é aquela que é normalmente a “cereja do bolo” para os analistas de processo, produção e qualidade.

A rastreabilidade engloba a genealogia. A genealogia é normalmente considerada uma sub função da rastreabilidade.

A rastreabilidade representa uma função de análise detalhada de todas as operações envolvidas ao longo do macroprocesso produtivo e ou estocagem. A capacidade de saber o que aconteceu em cada etapa, seja através de vínculos temporais ou vínculos relacionais entre as operações (produção, consumo e movimentação) e aos lotes envolvidos nestes processos.

A função de rastreabilidade será abordada com mais detalhes e futuros posts desta série.

Exemplo de modelagem

No exemplo da figura acima, a operação de produção tem como características 61% de Fe, 2,03% de SiO2 e 11 ton, enquanto o lote X (posição 6, 1) tem 60% de Fe, 2,00% de SiO2 e 20 ton. Após a junção, o lote resultante passa então a ter 60,35% de Fe, 2,01% de SiO2 e 31 ton.

Este processo de estocagem de produção pode ser representado da seguinte forma:

• Um registro (tupla) da entidade Production Response. Contém algumas informações, como o horário de início e fim da produção do material, por exemplo
• Um registro (tupla) da entidade Segment Response. Neste caso, contém praticamente a mesma informação do Production Response
• Dois registros (tuplas) da entidade Material Actual, sendo:
  • Um registro que representa o consumo de ROM do estoque em trânsito interno à planta de beneficiamento. Contém informações como o lote de origem, a quantidade (ton), entre outros.
  • Um registro que representa um acréscimo de produção do lote resultante (neste caso, o lote de destino já existe).
• Cada registro Material Actual contém uma lista de Material Actual Property com as características aferidas (informação normalmente provida por um laboratório anexo à planta produtiva)

Processos normalmente representados para um pátio

Produção do beneficiamento

 

 

É representado por uma operação de consumo de um estoque (conjunto de lotes) em processamento dentro da planta de beneficiamento e uma operação de produção de um novo lote ou acréscimo de lote já existente.

A existência deste estoque em trânsito, representado por lotes, é essencial para que seja viável a disponibilização da funcionalidade de genealogia.

Movimentação pilha para pilha

A movimentação pilha a pilha pode ser efetuada por questões de blindagem de materiais com diferentes características (%Fe, por exemplo) ou apenas para organização do pátio.

Pode ser feito por retomadoras (normalmente, melhor aferição de quantidade – balanças integradoras de correia) ou por pás carregadeiras (maior flexibilidade para alcance de posições não muito estruturadas).

A representação deste processo pode ser dada por uma operação de movimentação ou, em caso de retomada parcial, de consumo de lote de origem e produção de um lote no destino.

Carregamento de caminhões ou trens / vagões

A operação de carregamento é efetuada quando o produto está sendo despachado para um cliente final, para uma outra instalação (pátio intermediário) ou para um porto, para despacho final através de navio.

Este processo é normalmente executado por retomadoras de grande porte, no entanto pode ser também feito por pás carregadeiras.

A representação deste processo pode ser feita através de operações de consumo das pilhas de origem, de onde o produto foi retomado, e criação de lotes de destino. Antes de efetuar o carregamento final, nos vagões, normalmente há um estoque de regulação para “amortecer” o carregamento e fazer com que ocorra a uma taxa praticamente constante. Este estoque de regulação é, normalmente, fisicamente viabilizado por silos de carregamento, que são modelados através de estoques de conjuntos de lotes, simulando operações FIFO.

Modelagem apresentada – considerações importantes

Este artigo apresenta algumas alternativas de modelagem de processos de estocagem de minério de ferro. Obviamente, esta não é a única forma de modelagem destes processos.

É apresentada uma modelagem que segue as diretrizes da norma, que apresenta, no entanto, uma grande flexibilidade que permite diversos tipos diferentes de abordagem.

A forma de modelagem pode, inclusive, ser afetada pelos objetos da ferramenta sendo construída. A funcionalidade de genealogia, por exemplo, exige que diversas representações sejam feitas, que, por sua vez, não são necessárias quando o objetivo é apenas a exibição de relatórios de consumo e produção.

Quer saber mais?

Na próxima parte desta série, as funcionalidades de genealogia e rastreabilidade serão exploradas com mais detalhes.

Fique atento aos próximos posts! Se quiser saber mais sobre o assunto, veja como utilizar sistemas MES para modelar processos de manutenção de cilindros de laminação. Se tiver alguma dúvida, entre em contato com a gente.

 Por: Vinicius Paiva.

Revisão: Jéssica Saliba.