São Paulo

2010

Aldo Barretella

Camila Gaudio

Daniel A. Siqueira

Duguai Geraldo da Silva Braga

Fernanda Morelli de Macedo

Vanessa dos Santos Vinciguerra

GEP 001 - Ferramentas para o Desenvolvimento de Produtos com

Planejamento, Criatividade e Qualidade.

Prof. Dr. Paulo Carlos Kaminski

Balança Dosadora de Correia

2

Sumário

1.  Conceito do projeto ..................................................................................... 4 

2.  Ciclo de produção e consumo ..................................................................... 6 

2.1.  Ciclo de produção e consumo .............................................................. 6 

3.  Espiral de projeto ........................................................................................ 7 

4.  Aspectos globais no desenvolvimento ........................................................ 8 

4.1.  Aspectos Econômicos .......................................................................... 8 

4.2.  Aspectos Técnicos ............................................................................... 9 

4.3.  Aspectos Legais ................................................................................. 10 

5.  Análise de características ......................................................................... 11 

6.  Estudo de viabilidade ................................................................................ 12 

6.1.  Identificação das necessidades do produto ........................................ 12 

6.2.  Desenvolvimento de Alternativas ....................................................... 13 

7.  Seleção da melhor alternativa ................................................................... 13 

7.1.  Matriz de Decisão ............................................................................... 13 

7.2.  Matriz de Correlação .......................................................................... 14 

7.1.  Planejamento Operacional ................................................................. 14 

8.  Confiabilidade do projeto .......................................................................... 16 

8.1.  Árvore de Falhas ................................................................................ 16 

8.2.  FMEA de Projeto ................................................................................ 17 

3

Índice de Tabelas

Tabela 1 – Variáveis de Desenvolvimento de Projetos ....................................... 5 

Tabela 2 – Tabela de Impostos aplicáveis ao produto ...................................... 10 

Tabela 3 – Matriz de Decisão ........................................................................... 13 

Tabela 4 – Matriz de Correlação ....................................................................... 14 

Tabela 5 – Setores x Responsáveis x Atividades de Desenvolvimento ............ 15 

Índice de Figuras

Figura 1 – Ciclo de Produção e Consumo (Produto: Balança Dosadora) ........... 6 

Figura 2 – Espiral de Projeto .............................................................................. 7 

Figura 3 – Fluxo do Desenvolvimento ................................................................. 8 

Figura 4 – Estrutura do Equipamento ................................................................. 9 

Figura 5 – Combinação dos elementos pertencentes ao subsistema ............... 11 

Figura 6 – Árvore de Falhas da Dosagem Incorreta da Balança Dosadora ...... 16 

Figura 7 – FMEA da Balança Dosadora ........................................................... 17 

Figura 8 – Trecho do FMEA da Balança Dosadora .......................................... 18 

4

1. Conceito do projeto

A balança dosadora controla diversos processos industriais de pesagem,

dosagem e medição de fluxo, contribuindo para melhor controle do processo.

O seu desenho é adequado para as severas exigências de operação industrial

com elementos como: rocha, areia e cascalho, materiais básicos e metálicos,

produtos químicos e também para a indústria de alimentos para animais.

O Processo de dosagem é aplicável na alimentação contínua de volumes

sólidos.

A medição, controle e a eletrônica de supervisão permitem o monitoramento

abrangente do sistema de alimentação-dosagem. O sistema acoplado ao

equipamento permite a integração fácil no controle de fábrica em um preço muito

razoável, com resultados como:

⇒ Investimento e gastos rotineiros mínimos (operação e gastos de manutenção),

graças à específica construção “fácil de manter”;

⇒ Baixo grau de dificuldade na instalação e baixas necessidades espaciais;

⇒ Exatidão melhorada e qualidade do produto final.

Abaixo, seguem diversas variáveis relacionadas ao produto foco do estudo de

projeto, variáveis estas relacionadas à viabilidade, ao planejamento de produção, à

distribuição ao cliente, ao consumo e abandono do produto; com base em

fundamentos econômicos, técnicos, financeiros, legais e ambientais.

5

• Indústrias: Mineração, Cimenteira, Pedreira, Siderurgia,Metalurgia, Fundição, Química, Petroquímica, Plásticos,Alimentícia, Ração, Papel e Celulose, Farmacêutica e Indústria deFertilizantes.

• Controle de Processos Industriais.

Consumo e Utilização

• 70%do Custo do Produto Acabado: Chapas Metálicas;• 30% do Custo do Produto Acabado: Componentes Diversos(tambores, roletes, correia, rolamentos, células de carga e motorredutores.

Materiais

• Produção Puxada: Demanda/Encomenda.• Operações como: Montagem mecânica e elétrica, pintura ,ensaios funcionais e etc.

• Estoque Mínimo: Somente para rolamentos e células de carga.

Produção

• Recursos: Ferramentas e dispositivos de trabalho, além demão‐de‐obra.

• Mão‐de‐obra: Ligados à etapas produtivas de pintura, CQ,testes funcionais, montagem elétrica, montagem mecânica eauxiliar demontagem.

• Energia: Consumo de ar comprimido nas linhas de montagem ede energia elétrica na etapa de testes funcionais.

• A energia utilizada na produção da balança dosadora é menorque a energia gasta na utilização desta no cliente. Os principaisconsumidores de energia na cadeia de produção são os clientesna dosagem dos insumos.

Recursos e Energia

• Cliente Retira.Distribuição

• Serviços: Assistência Técnica, Serviços de Revisão e Revenda deComponentes.

• Pós‐Uso: Matérias‐Primas recicláveis e descarte do produto finalpor conta do cliente.

Recuperação

• O valor do produto está associado à qualidade percebida pelousuário, em quesitos como: qualidade do produto e do serviço desuporte técnico; confiabilidade, segurança e conforto através datecnologia que chega direta ou indiretamente ao usuário final.

Valor

Tabela 1 – Variáveis de Desenvolvimento de Projetos

6

2. Ciclo de produção e consumo

O Ciclo de Produção e Consumo deve levar em consideração as fases de:

produção, distribuição, consumo e recuperação. O projeto deve equilibrar as

necessidades do consumidor e do fabricante, sempre buscando o conceito de

qualidade total, que objetiva satisfação ao custo total mínimo.

2.1. Ciclo de produção e consumo

Figura 1 – Ciclo de Produção e Consumo (Produto: Balança Dosadora)

7

3. Espiral de projeto

A espiral de projeto visa detalhar os itens do projeto que geram a configuração

final do mesmo:

Análise crítica da especificação técnica

Avaliação de normas de segurança e qualidade

Cálculo e seleção do equipamento mecânico

Cálculo e seleção do equipamento elétrico

Analisar e planejar o suporte técnico

Planejar o orçamento

Proposta comercial

Projeto mecânico

Projeto elétrico

Figura 2 – Espiral de Projeto

8

4. Aspectos globais no desenvolvimento

A engenharia de produtos da Schenck Process atua conforme o fluxograma

abaixo, buscando sempre a melhoria continua de seus processos e produtos.

4.1. Aspectos Econômicos

A demanda relacionada ao produto em questão é variável, depende de

encomendas, a média anual é de 60 pedidos/ano.

Devido à grande complexidade do projeto e o atendimento às necessidades do

cliente, a disponibilização do produto final gira em torno de 90 dias.

Como já dito anteriormente, não há praticamente estoque de matéria-prima e

componentes, com exceção dos rolamentos e das células de carga, para os quais

há um estoque rotativo na planta.

A empresa está instalada em Jurubatuba em uma área industrial, para

determinação do ponto de produção, instalação da fábrica, foram levados em

consideração pontos como:

⇒ Proximidade de rodovias (facilidade logística);

⇒ Fácil acesso (boa localização);

⇒ Maior área útil para operação da manufatura;

⇒ Maior área útil para operação do escritório;

Figura 3 – Fluxo do Desenvolvimento

9

⇒ Melhores instalações para recebimentos de clientes e fornecedores;

⇒ Existência de área para expansão da operação;

⇒ Maior segurança.

4.2. Aspectos Técnicos

A composição de uma balança dosadora está concentrada no uso de chapas

metálicas que dão forma ao produto final. O funcional da mesma está associado a

componentes mecânicos e elétricos (roletes, correias, rolamentos, célula de carga,

moto redutor e etc.) que se referem aos demais 30%.

Figura 4 – Estrutura do Equipamento

Os sistemas de pesagem e dosagem desenvolvidos são frutos de alta

capacidade tecnológica e vasta experiência acumulada ao longo de décadas, no

manuseio de materiais sólidos. O foco técnico do desenvolvimento é a obtenção de

equipamentos com a mais alta precisão. Além da precisão na pesagem e dosagem,

também há uma preocupação com itens como: resistência às intempéries e

contaminação, facilidade na operação e na adaptação de melhorias, garantia da

proteção/segurança pessoal, eficiente controle de processo, além de adicionais

10

como processamento de dados, totalização, checagem, arquivamento de resultados

e comunicação com sistemas de gerenciamento.

4.3. Aspectos Legais

O produto se enquadra conforme tabela abaixo:

Balança Dosadora de Correia MTD-e Tamanho: 1225

Destino do material: Uso Próprio ou Consumidor final ou Imobilizado Equipamentos Item 01 Total I Alíquota do ICMS (%) 8,80 Alíquota do IPI (%) 0,00 PIS/Finsocial (%) 1,65 Confins (%) 7,60 Fator do ICMS = 1/(1-((%ICMS/100)*(1+%IPI/100))) 1,096 Valor do Pedido com ICMS e sem IPI R$143.888,40 143.888,40 Cálculo dos impostos: ICMS - R$ 12.662,18 IPI - R$ 0,00 PIS/Confins/Finsocial - R$ 13.309,68 Valor da venda com PIS/Fins/Confins, com ICMS e com IPI em R$ 143.888,40 Valor da venda com PIS/Fins/Confins, com ICMS e sem IPI em R$ 143.888,40 Valor da venda com PIS/Fins/Confins, sem ICMS e sem IPI em R$ 131.226,22 Valor Líquido sem impostos em R$ = 117.916,54 117.916,54 (Valores sem ICMS,IPI,PIS,Confins e Finsocial)

Tabela 2 – Tabela de Impostos aplicáveis ao produto

11

5. Análise de características

É mostrada abaixo a combinação de diversos elementos relacionados ao

subsistema do produto em questão. Este método visa contribuição ao processo

criativo, processo considerado parte integrante do projeto no que tange o

atendimento ao objetivo de maior grau de inovação.

Figura 5 – Combinação dos elementos pertencentes ao subsistema

12

6. Estudo de viabilidade

O Estudo de Viabilidade é baseado no levantamento e análise das

necessidades que norteiam o projeto, em termos de recursos financeiros, tempo,

aspectos econômicos, sociais e outros e; no levantamento e decisão quanto às

alternativas de produto que atenderão estas necessidades.

É nesta fase que é possível analisar se o problema e/ou necessidade em

questão tem soluções e se as mesmas são exequíveis.

6.1. Identificação das necessidades do produto

Neste caso, o cliente basicamente necessita de um equipamento que

garanta a medição e alimentação de seu processo, de maneira precisa, com o

mínimo de paradas por falha ou necessidade de manutenção.

Dessa forma, visando as necessidades de mercados como o de

Mineração, Cimenteira, Pedreira, Siderurgia, Metalurgia, Fundição, Química,

Petroquímica, Plásticos, Alimentícia, Ração, Papel e Celulose, Farmacêutica

e outros, na dosagem precisa de seus insumos aliadas ao desenvolvimento

tecnológico, foi desenvolvida uma linha de equipamentos para atingir a maior

quantidade de aplicações possíveis. O produto oferece controle do fluxo

transportado de material tornando-o constante conforme a solicitação do

processo industrial.

Em uma abordagem mais ampla, é possível citar como necessidades

do consumidor (atual ou futuro) de uma balança dosadora, os seguintes itens:

⇒ Dosagem precisa dos insumos transportados;

⇒ Equipamento com alta resistência às intempéries e contaminações;

⇒ Equipamento que promova a redução do tempo de parada ao longo do

processo produtivo;

⇒ Facilidade na operação;

⇒ Facilidade na adaptação de melhorias;

⇒ Garantia da proteção/segurança pessoal;

⇒ Monitoramento remoto.

13

6.2. Desenvolvimento de Alternativas

Nesta etapa, já há uma definição quanto ao projeto em termos do que foi

anteriormente especificado. É preciso, então, definir soluções que promoverão a

concepção do produto final, fruto do projeto. Estas soluções estão diretamente

ligadas às funções de cada elemento/atributo relacionado ao produto.

7. Seleção da melhor alternativa

7.1. Matriz de Decisão

Segue abaixo matriz na qual estão relacionados os elementos/atributos foco da

necessidade do consumidor (projeto), associados às alternativas consideradas como

de possível atendimento às necessidades.

Tabela 3 – Matriz de Decisão

14

Nota:

⇒ O procedimento adotado para chegar aos pesos acima relacionados foi

a classificação por importância na visão do cliente, além do consenso

dos participantes do projeto.

Conforme a matriz de decisão demonstrada acima, é possível comparar o

melhor produto: tecnicamente, em termos de custo, desempenho e etc.

Neste caso, o melhor produto é o que tem maior preço: Balança de aço inox da

Schenk.

7.2. Matriz de Correlação

Segu

ranç

a

Dura

bilid

ade

Conf

iabi

lidad

e

Perfo

rman

ce

Cust

o de

fa

bric

ação

Segurança 100%

Durabilidade 87% 100%

Confiabilidade 85% 77% 100%

Performance 97% 86% 95% 100%

Custo de fabricação

69% 94% 66% 71% 100%

Tabela 4 – Matriz de Correlação

7.1. Planejamento Operacional

Segue abaixo o Planejamento Operacional do projeto no qual é possível

observar as atividades e os recursos necessários para execução das mesmas, ao

longo do desenvolvimento do produto.

A partir da planilha mostrada é possível relacionar uma atividade com uma

área/setor e, ainda, identificar se esta área ou setor tem envolvimento,

responsabilidade ou somente o controle da etapa. Com as datas que podem ser

15

alimentadas, facilmente é possível planejar um cronograma de acompanhamento do

projeto, analisar o caminho critica e os pontos nos quais se deve trabalhar para

evitar eventuais atrasos ou reprogramações.

Esta ferramenta é excelente para que o projeto possa ser controlado de

maneira eficaz e com clareza nas informações.

Tabela 5 – Setores x Responsáveis x Atividades de Desenvolvimento

Proj

eto

Órg

ãos

Lega

is

Com

pras

Eng.

de

Proc

esso

s

Eng.

de

Prod

uto

Test

es

Emba

lage

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stic

a

Ativ

idad

es

Dec

isõe

s

Plan

ejam

ento

Definição das características do produto

Aprovação do projeto

Requisição de materiais

Definição de RH necessário

Definição dos métodos de produção e qtde. de operários

Definir maquinário e linhas de produção

Definir etapas de teste

Criação da embalagem

Planejamento da Logística (distribuição e estoque)

Prod

ução

Compra dos materiais

Produção do equipamento

Teste

Analise de necessidade de retrabalho

Testes funcionais

Logí

stic

a

Embalagens individuais

Armazenagem e distribuição

Setor envolvido com a atividade Setor responsável pela atividade Pontos de controle no desenvolvimento de produto

16

8. Confiabilidade do projeto

Por fim, deve-se analisar a questão da qualidade e confiabilidade do projeto. A

importância destas questões está diretamente ligada à satisfação do consumidor

quanto ao produto fruto do projeto de desenvolvimento.

A seguir serão apresentadas algumas ferramentas que auxiliam na análise das

falhas relacionadas ao produto que podem implicar em perda de qualidade e

confiabilidade, é importante notar que nestas análises sempre são analisados

possíveis problemas, seus impactos e ações/responsáveis necessários para

contorno da situação.

8.1. Árvore de Falhas

Para iniciar uma Árvore de Falhas é preciso determinar uma falha mensurável,

neste caso a falha é “Dosagem Incorreta”, esta falha pode acontecer durante o

processo de formulação do produto e a mesma pode ser percebida após a etapa de

amostragem. A análise mostrada na figura abaixo considera não somente esta falha

crucial, como suas possíveis causas e origens das causas.

Figura 6 – Árvore de Falhas da Dosagem Incorreta da Balança Dosadora

17

8.2. FMEA de Projeto

A análise através de um FMEA consiste em uma metodologia que busca

eventuais falhas relacionadas ao produto, como estas falhas podem se manifestar,

quais seus efeitos sobre o desempenho e quais as ações necessárias. A seguir

segue o FMEA baseado nas falhas já identificadas na figura 7 que trata sobre a

Falha de Dosagem Incorreta da Balança Dosadora.

Item

Nom

eFu

nção

Tipo

/ Mod

oEf

eito

Caus

aFo

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ontro

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Ocorrência

Detecção

Índice de Risco

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dada

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mad

asRe

spon

sáve

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Gravidade

Ocorrência

Detecção

Índice de Risco

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idade

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no

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med

ido

Alte

raçã

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sição

do

prod

uto

final

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rada

de

proc

esso

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ento

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síveis

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idos:

Figura 7 – FMEA da Balança Dosadora

18

Item Nome Função Tipo / Modo Efeito Causa Formas de Controle

Gra

vida

de

Oco

rrên

cia

Det

ecçã

o

Índi

ce d

e R

isco

1 Sensor de Velocidade

Medição da velocidade da

correia

Ausência de medição ou incerteza no valor medido

Alteração na composição do produto final /

Parada de processo / Dispêndio de

tempo e material durante o processo /

Insatisfação do Cliente

Falha no sensor indutivo de velocidade

Revisão e manutenção/calibração

periódica do sensor indutivo

8 5 3 120

2 Célula de Carga

Medição da carga do material

manuseado

Ausência de medição ou incerteza no valor medido

Alteração na composição do produto final /

Parada de processo / Dispêndio de

tempo e material durante o processo /

Insatisfação do Cliente

Defeito e/ou sobretensão na célula de carga

Revisão e manutenção/calibração

periódica do sensor indutivo

8 5 3 120

3 Motor Movimentação da balança

Parada ou mau

funcionamento da balança

Parada de processo / Dispêndio de

tempo durante o processo /

Insatisfação do Cliente

Superaquecimento ou queima do motor

Revisão e manutenção periódica do motor 10 2 1 20

Falhas Possíveis Situação Atual

Data: Departamentos Envolvidos: Fornecedores Envolvidos:

20/09/2010

Produto:

Análise do Modo e Efeito das Falhas - FMEA

Balança Dosadora

Modelo:

Figura 8 – Trecho do FMEA da Balança Dosadora