Investigando a interação entre prognóstico e gerenciamento da saúde e sistema produto serviço para o suporte de decisões operacionais

Abstract

Sistema-Produto Serviço (PSS) e Prognóstico e Gerenciamento de Saúde (PHM) têm sido até então investigados individualmente como temas de pesquisa não correlacionados. Entretanto, para garantir alta disponibilidade ou capacidade tipicamente requisitada em alguns modelos de negócio PSS, o fornecedor PSS deve ser capaz de reagir a circunstâncias não previstas durante a modelagem do PSS, a fim de evitar prejuízos, interrupções não programadas e possíveis penalidades contratuais. Uma das solução viáveis para promover um melhor regime de manutenção, um ótimo gerenciamento da utilização e um maior controle sobre o custo do ciclo de vida dos ativos é utilizar um programa PHM para assistir à tomada de decisões em modelos de negócio PSS. Utilizando os resultados de um programa PHM, o fornecedor PSS consegue maximizar o tempo de vida útil dos ativos. Desse modo, um melhor regime de manutenção, reparo e revisão pode ser empregado proporcionando também uma redução do risco de falha catastrófica. Um programa PHM também promove uma apropriada aquisição de peças de reparo e alocação da equipe de serviços. Estes benefícios são particularmente importantes para ativos de alto valor agregado (como motores de aeronaves, máquinas CNC de alta precisão, trens, turbinas de vento, etc.), já que requerem serviços auxiliares durante todo seus longos tempos de vida. Para este segmento de mercado, um pacote adicional de serviços auxiliares com suporte de um programa PHM pode promover uma fonte adicional de rendimentos para fornecedores PSS. A ausência de métodos formais que promovam a interação PSS-PHM tem sido um dos grandes empecilhos para se explorar esta nova oportunidade de negócio. Os métodos existentes são soluções particulares ou exploram o potencial desta interação somente durante a fase de projeto do PSS. Por este motivo, esta tese investiga como um programa PHM pode assistir um modelo de negócio PSS em decisões operacionais. Esta tese também propõe um novo framework para a interação PSS-PHM. O framework desenvolvido foi implementado na forma de um ambiente de simulação computacional. Uma biblioteca de componentes e cinco protótipos foram desenvolvidos para a realização de experimentos. Os resultados dos experimentos demonstram a obtenção de indicadores de desempenho mais precisos em modelos de simulação online do que os obtidos em modelos de simulação tradicionais. _______________________________________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Product-Service System (PSS) and Prognostic Health Management (PHM) have so far been researched individually as unrelated research theme. However, to guaranty high availability or capability, which is typically demand in some PSS business models, the PSS provider must be able to react to unforeseen circumstances in order to avoid losses, unscheduled downtime and possibly contract penalties. A feasible solution to provide better maintenance, repair and overhaul regime, optimal asset usage and a greater lifecycle cost control is to employ a PHM program to assist decision making process in PSS business model. Based on PHM program outcomes, the PSS provider can maximize the asset lifetime usage. As a consequence, better maintenance, repair and overall regime can be reached with additional catastrophic failure risk reduction. A PHM program results can also provide timely spare part acquisition and service team allocation. Those benefits are particular demand on high value assets (such as aero engines, high precision CNC machines, trains, wind turbine, etc.) which often requires auxiliary services during their whole long lifetime. In those cases, an additional bundle of services with PHM program support can promotes an additional source of revenue for PSS providers. The lack of formal methods to promote PSS-PHM interaction has been seen as the greatest challenger to explore this new business opportunity. Furthermore, current methods are proprietary solutions or employed in PSS design phase alone. For this reason, this thesis investigates how to harness PSS and PHM interaction to support operational decisions. In addition, this thesis also proposes a novel framework for PSS-PHM interaction. The framework implementation provides a computer-based simulation environment where online simulation models can be designed. A library of simulation components and five prototypes were designed to carry out experiments. The simulation outcomes have shown more precise performance indication in online models against those obtained from traditional simulation methods