AVALIAÇÃO DOS FATORES QUE INFLUENCIAM NO ...AVALIAÇÃO DOS FATORES QUE INFLUENCIAM NO DIMENSIONAL DA CHAPA LAMINADA BASEADO NOS PRINCÍPIOS LEAN SEIS SIGMA Área temática: Gestão

AVALIAÇÃO DOS FATORES QUE INFLUENCIAM NO

DIMENSIONAL DA CHAPA LAMINADA BASEADO NOS PRINCÍPIOS LEAN SEIS SIGMA

Área temática: Gestão pela Qualidade

Adair Sandri

[email protected]

André Luis Almeida Bastos

[email protected]

Robson Olimpio Piucco

[email protected]

Resumo: O trabalho aborda a utilização da metodologia seis sigma para a redução da variabilidade em produtos. O

trabalho é focado em chapas laminadas quem apresentam problemas de largura, espessura e comprimento fora de

especificação. Foram realizados testes, com diferentes fatores (controláveis e não controláveis), com o intuito de

entender como as modificações controláveis afetam a variável resposta e, conhecer as que mais influenciam no

sistema. Estima-se que o refugo devido ao laminado fora do especificado na família de discos representa 5%, ou seja,

390 toneladas/ano de matéria prima. Com o uso da metodologia seis sigma, foi possível obter resultados satisfatórios,

que apontam que o sistema de laminação e medição não possui robustez suficiente. Tais resultados validam os pontos a

serem melhorados de uma forma que o projeto possa ter êxito na organização.

Palavras-chaves: variabilidade de produtos. Componentes de variação. Seis sigma.

ISSN 1984-9354

mailto:[email protected]

XI CONGRESSO NACIONAL DE EXCELÊNCIA EM GESTÃO 13 e 14 de agosto de 2015

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1. INTRODUÇÃO

A utilização de estratégias e técnicas para controle da qualidade aliado à redução de custos é

um dos maiores desafios das companhias. Para continuar no mercado, as empresas precisam sustentar

preços competitivos, realizar serviços com um menor custo e apresentar qualidade nos processos e nos

produtos. As corporações utilizam como alternativa um grande investimento na otimização dos

produtos e na redução de custos de materiais e serviços, para reduzir o custo do produto acabado.

Para o desenvolvimento de produtos ou para o entendimento de um problema é necessário

buscar informações sobre produtos e processos, de uma forma que estas informações sejam capazes de

oferecerem respostas precisas e satisfatórias. A utilização de componentes de variação pode ser

empregada em qualquer fase do desenvolvimento de produtos, sendo utilizado, por exemplo, para

resolver problemas de fabricação, decidir entre processos de manufatura, entre diferentes conceitos de

materiais, entender a influência de diferentes fatores. Uma das estratégias utilizadas hoje em dia, é a

metodologia seis sigma.

Conforme Rotondaro (2002) o seis sigma é um processo de negócio capaz de promover o

aumento de lucros pela otimização da produção, melhoria da qualidade e eliminação de defeitos, falhas

e erros. Para a utilização dos seis sigma são utilizadas algumas ferramentas, dentre elas o componente

de variação – COV e o planejamento de experimentos – DOE. A proposta do planejamento de

experimentos é o de determinar a função responsável por apresentar o problema e aperfeiçoá-lo

utilizando-se de métodos estatísticos já conhecidos, fundamentados e praticados desde os anos 70.

Problemas na qualidade são caracterizados pela existência de uma anomalia que uma propriedade

funcional apresenta em relação a um valor esperado. Os experimentos planejados são realizados para

encontrar os fatores que afetam o sistema com maior grau de severidade e causam problemas nos

produtos. Conhecendo as variáveis-chave que afetam as características de qualidade, consegue-se

controlar os fatores que possuem maior influência sobre o produto.

A laminação de chapas consiste na deformação plástica de metais através de sua passagem

entre dois cilindros que giram a velocidade constante. O processo tem por fim produzir uma redução

uniforme de espessura do aço e ao mesmo tempo melhorar as propriedades mecânicas do produto. Na

laminação, o material está sujeito a altas tensões compressivas, resultante na ação dos cilindros.

Apesar de ser um dos mais importantes processos de conformação utilizada pela indústria, à previsão

de valores de deformação e de tensões no material, ainda não está completamente dominada.


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O produto utilizado como foco de estudo é um lote de 500 peças do disco 04-4309 15”reto, que

foi aplicado em três máquinas laminadoras, três turnos diferentes (A/B/C) e nove operadores por turno.

Para realizar este teste com 500 peças foi necessário 81 peças de matéria prima, deve-se cortar a

matéria prima, aquecer e laminar as peças para gerar as chapas, porém ao laminar as peças gera-se o

laminado fora do especificado (largura, espessura e comprimento) dificultando a estampagem dos

blanks dos discos na operação seguinte (consumidor interno). Dado esse problema, o objetivo geral

deste trabalho consiste em utilizar os componentes de variação - COV para estabelecer ações a fim de

propor a resolução deste problema com qualidade no laminado fora do especificado para chapas de

disco reto 15”.

2. Fundamentação teórica

2.1 Conceitos Seis Sigma Segundo Rotondaro (2002), seis sigma é uma filosofia de trabalho para alcançar, maximizar e

manter o sucesso comercial, por meio da compreensão das necessidades do cliente e do produto. Pode-

se definir também, como uma metodologia estruturada que incrementada a qualidade por meio da

melhoria continua dos processos, produtos e serviços. Falar em seis sigma significa reduzir a variação

em produtos/serviços que são entregues aos clientes.

Para Rodrigues (2010) o seis sigma utiliza ferramentas, técnicas e análise estatística para medir

e melhorar o desempenho das organizações, por meio da identificação e eliminação de defeitos e

desperdícios, e da agregação de valor ao processo ou produto, aumentando assim a satisfação do

cliente e reduzindo os custos do processo. O termo “sigma” é a 18 letra do alfabeto grego, sendo usado

pela estatística como medida da variação intrínseca ao processo (desvio padrão). De acordo com

Werkena (2002), se o valor do desvio padrão de um processo é elevado, há pouca uniformidade do

processo, com muita variação entre os resultados gerados; se o valor do desvio padrão é baixo, há

muita igualdade no processo com pouca variação entre os resultados obtidos. Quanto menor for o

desvio padrão, melhor será o processo.

A origem do seis sigma deu-se na Motorola, em meados da década de 80, onde o engenheiro

Bill Smith estudou a correlação entre falhas dos produtos em processo de manufatura com falhas para

o cliente. Os cientistas da Motorola foram construindo durante quase 10 anos a metodologia Seis

Sigma utilizando técnicas estatísticas avançadas integradas a outras metodologias existentes para

análise de processos e produtos. O foco do seis sigma é reduzir a variabilidade dos processos e atingir

um nível de qualidade 3,4 defeitos por milhão (PPM).Ter um processo “seis sigma” significa ter uma

baixíssima variação no resultado de processos, produtos ou serviços, capazes de apresentar apenas 3,4

defeitos por milhão, ou seja, uma eficiência de 99,99966%.

Logo, é possível definir o seis sigma como uma estratégia gerencial disciplinada e altamente

quantitativa, que tem como objetivo aumentar drasticamente a lucratividade das empresas, por meio da

melhoria da qualidade de produto e processos (WERKENA, 2002). Dentre as ferramentas mais

utilizadas no seis sigma, pose-se citar: mapa de produto, mapa de processo, estudo de componentes de

variação (COV), cartas de controle, diagrama de relação entre fatores (FRD), planejamento de

experimentos (DOE), etc. As ferramentas de análise para a metodologia seis sigma devem constar no

mapa de raciocínio satisfazendo uma hierarquia de aplicação baseada no pensamento crítico, conforme


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Hild (1998). A seguir serão descritas em detalhes algumas das ferramentas utilizadas na abordagem

seis sigma sugerida.

2.2 Mapa de raciocínio De acordo com Hild (1998), o mapa de raciocínio é uma documentação contínua do

conhecimento existente, das perguntas feitas, dos caminhos paralelos, do trabalho necessário para

responder estas perguntas, das ferramentas aplicadas para responder as perguntas, do conhecimento

obtido do trabalho realizado e a direção do trabalho futuro.

Para Werkena (2002) mapa de raciocínio é uma documentação com uma configuração de

raciocínio que é utilizada durante um trabalho ou projeto, sendo que este deve conter a ideia inicial do

projeto (objetivo), as questões que a equipe precisou responder durante o desenvolvimento do projeto,

as ações tomadas, as respostas às questões, e assim o ciclo se repete até que se conclua o projeto.

2.3 Mapa de produto/processo Para facilitar a descrição funcional de um produto é utilizado o mapa de produto/processo, de

um modo que auxilie no entendimento das relações existentes entre seus componentes e a fornecer

informações básicas para sua utilização (WERKENA, 2002).

No mapa de produto ocorre o desdobramento do produto se seus subcomponentes, e então é

atribuída uma função para cada uma dessas partes com interação direta a uma variável resposta

prescrita.

2.4 Variabilidade dos processos/produtos O controle estatístico de processo (CEP) foi criado por Walter Shewhart na década de 1930 nos

estados Unidos. A percepção extraordinária do Shewhart é de que a qualidade e a variabilidade são

conceitos adversos no sentido de que onde tem muito de um terá necessariamente pouco de outro. Esta

ideia funciona para ambos: processos e produtos. Segundo Paladini (2005) uma tarefa dentro de um

processo que leva um período de tempo irregular para completar pode causar tanta confusão na linha

de produção como a irregularidade das medidas de uma peça, uma hora saindo grande demais e outra

hora pequena demais. A melhoria da qualidade é a redução da variabilidade nos processos e produtos,

onde a qualidade é inversamente proporcional à variabilidade (MONTGOMERY, 2004).

A variação associada a processos produtivos pode ser originada principalmente de duas causas,

chamadas por Deming (1986) de especiais e comuns de variação.

As causas comuns estão associadas com ruídos, como exemplo temperatura, umidade do

ambiente, vibração de maquinário. As causas especiais estão relacionadas com treinamento

inadequado do operador, sistema de medição, pressão de injeção, quebra de máquina, ou seja, são as

variáveis que podem ser controladas.

2.5 Gráficos de controle Conforme Werkena (2002) o gráfico de controle tem por objetivo dispor de dados do fenômeno

que está sendo analisado de modo a permitir a visualização do tipo de variação desse fenômeno –

variação natural (típica) ou variação especial (atípica). Um gráfico de controle é um conjunto de

pontos (amostras), ordenadas pelo número da amostra ou no tempo, que são interpretadas em função

de linhas horizontais, conhecidas como limite superior de controle (LSC), linha central (valor médio –

LM) e limite inferior de controle (LIC).

O gráfico de controle X e R é a aplicação mais usual do CEP. Os gráficos X e R utilizam as

médias amostrais, e a variabilidade do processo é estimada por meio da amplitude.


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O objetivo da análise de um sistema de medição é o de compreender as fontes de variação que

podem influenciar no resultado de medição (ROTONDARO, 2002), entre outros há a reprodutividade

e repetitividade. Segundo Rotondaro (2002) a repetitividade exprime a variação nas medidas obtidas

utilizando um instrumento de medição, usado várias vezes por um avaliador medindo a mesma

característica da peça. Então, os erros de repetitividade são as variações de medição devido ao próprio

instrumento de medição e a variação decorrente da posição da peça no instrumento. Para Costa (2008)

a reprodutividade é a variação dos resultados de medição de uma mesma característica da peça, com

vários operadores utilizando o mesmo instrumento.

2.6 Componentes de variação – COV A análise estatística dos fatores do planejamento de experimentos pode ser intitulada como

componentes de variação – COV, que possui o objetivo de planejar as amostras adequadas para

estudos de variação, e determinar o que causa o maior impacto sobre a variabilidade em um sistema.

Segundo Ramm (2007) o planejamento de uma carta de controle envolve algumas etapas simples

dentre os quais pode-se destacar a escolha adequada do tamanho da amostra e o intervalo de tempo

entre amostras consecutivas. Ter uma árvore de amostragem bem planejada é fundamental, porque ela

garante a integridade dos resultados finais. Para entender a estrutura de um COV, primeiro precisa-se

conhecer o processo que está sendo executado, e então representar o sistema em forma de árvore de

amostragem.

2.7 Planejamento de experimentos O planejamento de experimentos é utilizado para descobrir algo que ocorreu, ocorre ou possa

vir a acorrer em certo produto ou processo de um sistema. Segundo Montgomery (2004), um

experimento planejado é um teste, ou uma série de testes, no qual são feitas mudanças propositais nas

variáveis de entrada de um processo, de modo a podermos observar e identificar mudanças

correspondentes na resposta de saída.

3. Procedimentos metodológicos

Para Gil (2010) a pesquisa é um processo formal e sistemático de desenvolvimento do método

científico, onde o objetivo fundamental da pesquisa é descobrir respostas para problemas mediante o

emprego de procedimentos científicos. Conforme abordado na introdução deste trabalho, o estudo de

caso foi realizado em uma empresa da região do Médio vale, utilizando um lote de 500 peças de disco

reto 15” (04-4309) com 81 chapa laminadas, em três turnos e máquinas diferentes. Portanto, deverá ser

utilizado um projeto de pesquisa exploratória quantitativa, pois envolve levantamento bibliográfico e

análise do estudo de caso com uso de recursos e de técnicas estatísticas. De acordo com Gil (2010) é

utilizado o método de pesquisa-ação, pois busca resolver um problema específico numa situação

específica, para alcançar um resultado prático.

O sucesso em melhorar processos não está tanto na aplicação de ferramentas, mas sim no

conhecimento existente em relação ao processo. O conhecimento existente (ou ideias os suspeitas)

motiva perguntas ao processo que levam ao tipo de informação necessária e ao trabalho buscado o

qual, por sua vez, fornece as respostas que completam o conhecimento existente e o leva a novas

perguntas, e assim continua até que se obtenha um resultado final para o trabalho (SANDERS, 2000).

Por isso utiliza-se o mapa de raciocínio para fazer perguntas e obter as respostas, sendo que as

perguntas lideram e as respostas seguem. Com as perguntas corretas, obtêm-se respostas satisfatórias.

Para a análise dos resultados será utilizado um software para auxílio que é o JMP statistical Discovery

software, onde ele tem um módulo específico para verificar a interação entre os fatores envolvidos.


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4. Resultados

4.1 Apresentação da empresa

O trabalho foi realizado em uma empresa S/A do médio vale, localizada na cidade de Timbó,

que é especializada na produção de discos de grade para a agricultura. É uma empresa que oferece

aprendizado constante por estar voltada ao mercado global, no qual as estratégias, valores, políticas e

sistemas de informações igualam-se às maiores empresas industriais.

4.2 Situação atual Como já abordado, o produto em estudo é um lote (500 peças) de discos retos de 15”. Para

realizar este lote serão necessárias 81 peças de matéria prima, lingote 120 x 120 mm em aço 15B29,

com peso de 27Kg para 6 unidades de discos por chapa.Quando as peças são cortadas, laminadas e

estampadas gera alto índice de refugos, por chapas laminadas fora do específicado. Para realizar os

primeiros entendimentos sobre o processo de laminação, foi realizado o mapa de raciocínio para que

fiquem registrados os experimentos realizados.

Para seguir com as avaliações, foi realizado um mapa de processo, para serem verificadas quais

são as etapas do processo, neste caso foram cinco etapas: cortar a matéria prima, aquecer a matéria

prima, bater matéria prima, laminar matéria prima, medir e empilhar a chapa que fazem parte do

sistema e assim identificar suas funções (Y’s) e quais são os fatores que podem influenciar as funções

(X’s), como controlável (C), ruído (N) e operação padrão (OP), as variáveis críticas, os limites de

especificação e outras informações relevantes relativas a frequência de mudança no processo

(operador. Lote , turno, etc).

4.3 Análise do corte de matéria-prima Conforme o mapa de raciocínio deve-se conhecer como estão as peças atualmente em se

tratando de pesagem e medições, e com isso entender se existem diferenças entre as peças cortadas.

Para entendimento foram feitas medições e pesagem 100% das peças, para analisar o comportamento e

a confiabilidade do método. O peso nominal de cada peça conforme especificado na ordem de

produção é de 27 kg/peça para 6 unidades (disco). A tolerância para o peso nominal é de mais menos

200 gr. Neste lote foram encontradas 24 peças com tolerância de peso acima e 03 peças abaixo do

especificado.

Tpr – Tpn = P (Tpr = total peso real, Tpn = total peso nominal e P = perda).

Tpr – Tpn = P, ou melhor: 2.201 – 2.187 = 14 kg

Esse resultado é equivalente a 0,64 % do total do peso nominal (Tpn).

4.4 Componentes de variação Após o corte da matéria prima com as peças numeradas, elaborou-se uma planilha de

distribuição das peças por turno e laminador com o respectivo operador. De acordo com o plano de

amostragem, representado na Figura 1, executou-se o processo de laminação dentro dos turnos. A

laminação de chapas consiste na deformação plástica de metais através de sua passagem entre dois

cilindros que giram a velocidade constante, a uma temperatura de 1200 graus. O processo tem por fim

produzir uma redução uniforme da espessura, largura e comprimento do aço e ao mesmo tempo

melhorar as propriedades mecânicas do produto.


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Figura 1 - Plano de Amostragem

Como visualizado na árvore de amostragem (Figura 1), foram coletadas três amostras por turno (turno

da manhã, a tarde e a noite), e então desempenhando sete medições por amostra: 1 na largura do ponto

A, ponto B e ponto C, 1 na espessura do ponto A, ponto B e ponto C e uma (1) no comprimento da

chapa, representados na Figura 2.

Largura A Largura B Largura C

Espessura A Espessura B Espessura C Comprimento

Figura 2 – Ilustrações do esquema de medição

Para o processo de medição das medidas faz-se a avaliação de sistemas de medição (MSE),

com o objetivo de aprender o máximo sobre o processo de medição em um curto período de tempo,

fornecendo informações sobre a situação atual. Entretanto, a medição é um processo. Como em

qualquer processo, estamos preocupados com a média e com a variação.

Para os estudos de medição foi elaborado um mapa de processo de medição, Figura 3, contendo

todas as informações relativas ao objetivo (Y), as etapas do processo (fluxograma), o resultado de cada


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etapa (y), fontes de variação (x), a classificação das fontes em C, N, OP e críticas, limites de

especificação e informações sobre a frequência da mudança.


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Figura 3 - Mapa de Processo de Medição

Com a elaboração do mapa de processo de medição foi elaborado o plano de amostragem,

representado na Figura 4, e realizado a medição para coleta dos dados.

Figur

a 4 - Plano de Amostragem para Medição

Os valores encontrados da medição foram os demonstrados na Tabela 1.

Tabela 1 - Tabela de medição de chapas laminadas


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Os dados foram qualificados em um gráfico de frequência de pontos (variability chart),

conforme a Figura 5.


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Figura 5 - Variability Chart

Os dados dos pontos de medição A/B/C da largura, os pontos A/B/C de medição da espessura e

o ponto de medição do comprimento foram qualificados em um gráfico de frequência de pontos

(variability chart), para análise dos componentes de variação (COV).

4.5 Análise dos resultados

Os componentes de variação - COV destacaram que o fator que afeta o processo de laminação

com maior impacto está nas amostras, o que mostra que o sistema não tem robustez suficiente para

gerar chapas com maior qualidade, visto na empresa como falta de treinamento aos operadores da

laminação. O sistema de medição da empresa apresenta ineficiência, pois não permite a leitura da

variação das medidas. O sistema de medição aplicado ao estudo se mostrou apto, dentro da

metodologia seis sigma é estável, possui descriminação, tem reprodutibilidade e as medições são

precisas, mas não adequado ao processo da empresa para laminação a quente.

Utilizando os componentes de variação - COV, o sistema mostrou sua funcionalidade a

proposta, o menor valor (percentual) encontrado foi de 35,5 % nas amostras no ponto C das

espessuras. O valor máximo encontrado foi de 59,0% no comprimento das chapas. Na tabela 2 foi

realizado um ranking com os resultados do COV.

Tabela 2 - Ranking dos resultados da experimentação

Ranking Resultados Pontos Percentual (%) X - Entradas

Larguras A 52,8 Amostras

Larguras B 44,1 Amostras

Larguras C 32,0 Turnos

Espessuras A 44,1 Amostras

Espessuras B 61,8 Máquinas

Espessuras C 35,5 Amostras

Comprimentos - 59,0 Amostras

O resultado do corte de matéria prima também apresentou números expressivos, como pode ser

visto acima, gastou-se 14 kg a mais representando 0,64 % da matéria prima prevista nominalmente na

OP. Levando-se em consideração uma tonelagem fictícia de produção de discos da empresa que é de

500 toneladas/mês consumindo em média 650 toneladas de matéria prima, perde-se 4.160 kg mensais e

49.920 kg anuais, e de que o valor médio da tonelagem da matéria prima é de R$ 2.000 p/ton. Então:


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650 x 0,64% = 4.160 kg, ou seja, 4.1 ton. X R$ 2.000,00 = R$ 8.200,00 por mês.

4.160 kg x 12 = 49.920 kg, ou seja, 49.90 ton. X R$ 2.000,00 = R$ 99.800,00 por ano.

Outro fator relevante foi o índice de rejeição das peças estampadas com as chapas laminadas

deste estudo, a ordem de produção foi emitida para 515 peças, após a estampagem foram 62 peças de

rejeição, equivalente a 12% do lote. Levando-se em consideração o auto custo da matéria prima no

custo do produto é de extrema importância o controle do processo e a busca de melhorias para o

processo.

Tendo em vista a exigência das normas regulamentadoras (NR) a questão segurança,

ergonomia, etc., com o alto índice de rejeição das peças laminadas, o baixo rendimento da

produtividade ao estampar as chapas, a variação de espessuras nas chapas, eleva a responsabilidade da

alta direção em repensar a forma de produzir discos.

5. Considerações finais

Este trabalho contemplou a utilização do delineamento dos componentes de variação – COV

para o entendimento dos fatores que influenciam na qualidade das chapas laminadas fora do

especificado. Na abordagem foi utilizado o desdobramento da metodologia seis sigma, a fim de obter

um resultado mensurável através do método científico.

O objetivo geral deste trabalho foi alcançado, que foi entender os fatores que afetam o

laminado fora do especificado. Na configuração de projeto mostrado neste trabalho, a um sistema de

medição ineficaz, pois, não possibilita a leitura da variação das medidas. No corte da matéria prima

podemos visualizar um desperdício de 0,64 % a mais do especificado no plano. Na operação de

estampagem foi evidenciado um desperdício de 12% do lote laminado.

Utilizando este trabalho, deixa-se como sugestão para trabalhos futuros:

a) Utilização deste trabalho para desenvolvimento de estudos em outros produtos, com

propósito de obter produtos e processos com mais robustez as variações de fabricação;

b) Utilização dos componentes de variação – COV em outras áreas, para realizar o

entendimento da metodologia seis sigma;

c) Continuação deste projeto, com a utilização da metodologia DOE – planejamento de

experimentos, para o desenvolvimento de novas técnicas, fazendo com que o consumidor

interno tenha uma chapa laminada de maior qualidade.

d) Estudo de custos para visualizar a fabricação de discos de grade com chapa bobina;

e) Implantação de um sistema de medição na laminação que possibilite a leitura da variação;

f) Implantação de um sistema de indicadores para acompanhamento das chapas laminadas

fora do especificado;

g) A gerência e alta direção encarar o laminado fora do especificado como um problema.


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REFERÊNCIAS

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2. Ed. São Paulo: Editora Atlas, 2008.

GIL, Antônio C. Como elaborar projetos de pesquisa. 5. São Paulo: Editora Atlas, 2010.

HILD, C. R.; SANDERS, D.; ROSS, B. The Thought Map. To appear in Quality Progress. 1998.

SANDERS, D.; ROSS, W.; COLEMAN, J. The Process Map. Quality Engineering, Vol.11, No 4,

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RODRIGUES, M. V. Ações para a Qualidade: gestão estratégica e integrada para a melhoria dos

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MONTGOMERY, D. C. Introdução ao Controle Estatístico da Qualidade. Rio de janeiro:

Editora LTC, 2004.

ROTONDARO, R. G.; RAMOS, A . W.; RIBEIRO, C. O.; MIYAKE, D. I.; MAKANO, D.;

LAURINDO, F.J.B.; LEE HO,L.; CARVALHO, M.M.; BRAZ, M.A.; BALESTRASSI, P.P. Seis

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PALADINI, E. P.; CARVALHO, M. M. Gestão da Qualidade: teoria e casos. Rio de Janeiro:

Elsivier: Campos, 2005.

RAMM, A. J. Procedimento de Calibração e Otimização Estrutural. Dissertação (Mestrado em

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WERKENA, M. C. Criando a Cultura Seis Sigma. Rio de Janeiro: Qualitymark Ed., v. 1, 2002.

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