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Title: Modelos de Optimização do Tempo de Substituição de Autocarros de Transporte Urbano com Indexação à Frota de Reserva
Authors: Raposo, Hugo David Nogueira 
Orientador: Pires, Joaquim Norberto
Farinha, José Manuel Torres
Keywords: Substituição de Equipamentos; Equipment Replacement; LCC; Frota de reserva; Reserve fleet; Manutenção Condicionada; Conditioned Maintenance; Manutenção Preditiva; Predictive Maintenance
Issue Date: 17-Jan-2018
Citation: RAPOSO, Hugo David Nogueira - Modelos de optimização do tempo de substituição de autocarros de transporte urbano com indexação à frota de reserva. Coimbra : [s.n.], 2018. Tese de doutoramento. Disponível na WWW: http://hdl.handle.net/10316/79414
Place of publication or event: Coimbra
Abstract: No contexto actual em que os utilizadores dos transportes colectivos são cada vez mais exigentes relativamente à qualidade dos serviços prestados, a manutenção destaca-se como um factor de competitividade. O Custo do Ciclo de Vida (LCC – Life Cycle Cost) de um autocarro de transporte urbano é intrinsecamente dependente da qualidade da gestão da sua manutenção, o que se reflecte na sua fiabilidade e disponibilidade. Há ainda outros aspectos que devem ser levados em consideração, tais como os custos de combustível, e as taxas de inflação e capitalização. O tempo de substituição ou renovação de um autocarro pode ser avaliado através de métodos, tais como de “vida económica” e ou da “vida útil”. Estes modelos são fortemente discutidos ao longo da dissertação, utilizando dados reais de uma empresa de autocarros urbanos de passageiros para a sua validação. A dissertação remete ainda para uma abordagem à manutenção de condição baseada em óleos de motores de autocarros urbanos, na qual se faz o acompanhamento da evolução da sua degradação, com o objectivo de avaliar o potencial impacto de uma política de manutenção condicionada na frota de reserva. Esta abordagem, usualmente, deve levar a intervalos de manutenção mais alargados, quando comparados com os intervalos sistemáticos que seriam utilizados por defeito. Por consequência, os custos de manutenção são reduzidos e as vidas económica e útil são incrementadas. A conjugação dos aspectos precedentes tem implicações no dimensionamento da frota de reserva, tal como é demonstrado ao longo da dissertação, o que implica que a vertente manutenção e, em particular, a concernente à análise de óleos, deve ser considerada numa perspectiva estratégica nas empresas de transporte rodoviário de passageiros. A determinação do momento considerado mais racional para a substituição de um autocarro de passageiros que, quando enquadrado numa frota, tem implicações na determinação da dimensão da respectiva frota de reserva, implica o equacionamento de variáveis económicas que se podem dividir em endógenas e exógenas: as primeiras referem-se aos custos de operação e de manutenção, bem como à desvalorização dos activos; as segundas, aos imponderáveis de mercado, tais como, as taxas de inflação e de capitalização, bem como aos custos de energia, designadamente dos combustíveis. A dissertação apresenta ainda uma visão geral dos modelos econométricos de substituição através de um modelo global, com ênfase na disponibilidade e nos custos de manutenção. A dissertação discute também as relações entre alguns indicadores técnicos (KPI – Key Performance Indicators) da manutenção, especificamente, o MTTR (Mean Time Between Repairs), o MTBF (Mean Time Between Failures), a Disponibilidade (D), e a dimensão da frota de reserva. O retorno sobre o Investimento (ROI – Return On Investment), um indicador financeiro para avaliar o desempenho financeiro do equipamento, é usado como uma "ponte" entre as vertentes manutenção e a gestão financeira, mostrando o momento em que o equipamento começa a gerar lucros para a empresa. Analisa ainda modelos para determinar a influência dessas variáveis sobre o tempo de retirada de funcionamento e o tamanho da frota de reserva, usando a análise de óleos como exemplo. A dissertação apresenta ainda uma síntese enquadradora das variáveis precedentes, através de um modelo global, demonstrando a sua pertinência na análise do dimensionamento da frota de reserva e do tempo de cessão dos autocarros. Finalmente é apresentado um Modelo Integrado de Avaliação de Frota de Reserva (MIAFRA), que poderá ser integrado num sistema de informação para manutenção, através da adição de novos módulos de manutenção condicionada, preditiva, bem como os modelos de substituição referidos, permitindo, deste modo, alargar o potencial dos actuais sistemas de informação para uma perspectiva de gestão global do ciclo de vida dos equipamentos. Abstract In the nowadays context in which public transport users are increasingly demanding about the quality of services provided, maintenance stands out as a competitiveness factor. The Life Cycle Cost (LCC) of an urban transport bus is intrinsically dependent on the quality of the management of its maintenance, which is reflected in its reliability and availability. There are still other aspects that need to be taken into account, such as fuel costs, inflation and real discount rates. The bus replacement time or renewal may be assessed by methods such as "economic life" or "useful life". These models are strongly discussed throughout the dissertation, using real data from a city bus company for its validation. The dissertation also refers to an approach about the conditioning maintenance based on oil analysis of urban bus engines, in which the evolution of its degradation is monitored, in order to evaluate the potential impact of a conditioning maintenance policy on the reserve fleet. This approach should, usually, lead to enlarge the maintenance intervals when compared to the systematic ones that would be used by default. As a result, the maintenance costs are reduced and economic and useful lives are increased. The combination of the foregoing aspects has implications for the dimensioning of the reserve fleet, as demonstrated throughout the dissertation, which implies that maintenance and, in particular, oil analysis, which should be considered within a strategic perspective in the companies of road passengers transport. The determination of the time considered the most rational for the replacement of a passenger bus, when framed in a fleet, has implications in determining the size of the respective reserve fleet, implying to equation the economic variables, that can be divided into endogenous and exogenous: the first ones relates to operating and maintenance costs as well as the assets devaluation; the second ones to the imponderables of the market, such as inflation and real discount rates, as well as energy costs, namely the fuel. The dissertation also presents an overview of the econometric models for replacement through a global model, with emphasis on availability and maintenance costs. The dissertation also discusses the relationships between some maintenance Key Performance Indicators (KPI), specifically the MTTR (Mean Time Between Repairs), the Mean Time Between Failures (MTBF), the Availability (D), and the Reserve fleet. The Return On Investment (ROI) is a financial indicator to evaluate the financial performance of the equipment that is used as a "bridge" between the maintenance and the financial management fields, showing the time when the equipment begins to generate profits to the company. It also analyzes models to evaluate the influence of these variables on the withdrawal time and in the reserve fleet size, using the oil analysis as an example. The dissertation also presents a framework synthesis of the preceding variables, through a global model, demonstrating its relevance to the analysis of the reserve fleet size and the withdrawal buses time. Finally, an Integrated Reserve Fleet Assessment Model (MIAFRA) is presented, which can be integrated into a maintenance information system, through the addition of new conditioning and predictive maintenance modules, as well as the mentioned replacement models, thereby extending the potential of the existing information systems to a global equipment lifecycle management perspective.
Description: Tese de doutoramento em Engenharia Mecânica, no ramo de Gestão e Robótica Industrial, apresentada ao Departamento de Engenharia Mecânica da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra
URI: http://hdl.handle.net/10316/79414
Rights: openAccess
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