Adequação do uso de ferramentas de controle de qualidade em processos quimicos transientes
Rafael Massao Tiba
DISSERTAÇÃO
Português
T/UNICAMP T432a
[Use of quality control tools in Chemical transient process]
Campinas, SP : [s.n.], 2009.
172 p. : il.
Orientador: Marisa Masumi Beppu
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica
Resumo: O objetivo do trabalho foi analisar a adequação de Gráficos de Controle (coloquialmente chamadas também de Cartas de Controle) para o controle da qualidade e do desempenho de processos químicos. Dentro deste tema, Cartas de Controle usualmente aplicadas na indústria foram testadas e...
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Resumo: O objetivo do trabalho foi analisar a adequação de Gráficos de Controle (coloquialmente chamadas também de Cartas de Controle) para o controle da qualidade e do desempenho de processos químicos. Dentro deste tema, Cartas de Controle usualmente aplicadas na indústria foram testadas e analisadas para verificar o seu impacto e aplicabilidade com dados provenientes de processos transientes. Os resultados obtidos indicaram que a utilização inadvertida dessas ferramentas (inicialmente concebidas para a indústria mecânica) pode trazer impactos indesejáveis como ocorrência de alarmes falsos e atraso na detecção. Os dados provenientes de indústrias químicas, particularmente quando apresentam autocorrelação, devem ser analisados de maneira diferenciada. Voltado para essa necessidade, uma ferramenta inédita foi criada para o controle de qualidade quando há esse tipo de dados: a carta para coeficientes angulares, que utiliza as tendências lineares de pequenos trechos de dados para antecipar a detecção de causas especiais. Entre as vantagens dessa ferramenta estão facilidade de aplicação (a carta dispensa recursos computacionais específicos ou utilização de séries temporais), alto desempenho e robustez frente a ruídos nos dados. Os gráficos de controle apresentam a vantagem de dispensar o conhecimento prévio do processo, podendo tratá-lo como uma "caixa preta", abordagem muito conveniente para processos muito complexos, com grande número de etapas e variáveis, onde abordagem fenomenológica e fundamental através de modelos diferenciais matemáticos entre variáveis dependentes e independentes pode ser bastante laboriosa na prática do controle. Para verificar se um ajuste comum ao processo possa não ser suficiente para fazer o processo convergir novamente ao "set point" (e voltar à zona de controle), sugere-se o uso de uma ferramenta auxiliar, a Dinâmica de Sistemas. Ela seria usada na indicação da necessidade de intervenção especial em um processo. Com o seu método particular de criar modelos multivariados, a Dinâmica de Sistemas fornece uma maneira qualitativa e quantitativa de identificar as variáveis críticas para a qualidade do processo e para analisar seu comportamento dinâmico bem como as relações multivariadas existentes em uma planta química, consistindo em uma grande oportunidade para ser aplicada no nível operacional. Ela pode servir para mostrar se uma determinada intervenção especial faria o sistema se descontrolar ainda mais (fato comum de processos com excesso de controle, "over-controlled") ou se poderia servir para fazê-la convergir novamente a uma zona de controle
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Abstract: The purpose of this study was to examine the suitability of using ordinary control charts such as Shewhart's and Averages chart to control the quality and performance of chemical processes. Within this theme, control charts commonly used in industry were tested and analyzed to determine...
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Abstract: The purpose of this study was to examine the suitability of using ordinary control charts such as Shewhart's and Averages chart to control the quality and performance of chemical processes. Within this theme, control charts commonly used in industry were tested and analyzed to determine its impact and applicability with data from transient processes. The obtained results indicate that the inadverted use of such tools (originally designed for mechanical engineering, which has discrete processes) can lead to undesirable effects such as the occurrence of false alarms and delay on special causes detection. Therefore, data originated at chemical industries, especially when autocorrelation is present, must be analyzed through special techniques. Towards this need, a new tool was created specially to this sort of data: The Slope Chart, which uses the linear trends of small subgroups of data to anticipate special causes detection. The main advantages of this tool are ease of application (this charts does not requires specific computer resources or time series modeling), higher performance and robustness against noise. Control Charts allow users to deal with the process as "Black Boxes", not requiring previous knowledge about the process for special cause detection. For a high complexity process, where there are a considerable number of steps and variables, this is an advantage provided that classic control would require phenomenological studies which might be laborious. Therefore, an auxiliary tool in the cases where an ordinary correction may not enough is proposed. Furthermore, it has been proposed the use of System Dynamics as an auxiliary tool to indicate whether or not it is necessary to act at the process. With its particular method of creating multivariate models, the System Dynamics serves the purpose of quality control, providing both qualitative and quantitative ways to see critical variables to the process quality and to analyze its dynamic behavior and the existing multivariate relations in chemical industries, consisting of a significant opportunity to be used at operational level. It can be useful to simulate whether a potential action would bring more variability to the process (which is usual in overcontrolled processes) or would be useful to correct the process
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