Implementação de um projeto de melhoria suportado na metodologia Seis Sigma numa empresa de garrafas de gás
Abstract
A presente dissertação de Mestrado resultou do trabalho desenvolvido durante um estágio curricular na empresa Amtrol-Alfa, S.A. O projeto incidiu sobre a aplicação do ciclo DMAIC, suportado na metodologia Seis Sigma, num processo de acabamento de uma garrafa de gás retornável, responsável pela roscagem da válvula à garrafa -- o Processo de Montagem e Aperto da Válvula. Até ao momento inicial deste projeto, a empresa observou uma diminuição do binário de aperto em garrafas referentes a lotes de dois modelos retornáveis distintos, projetados com diferentes tipos de rosca, fabricados para dois clientes distintos. Esta diminuição foi detetada 48 horas após a conclusão do fabrico, tendo sido registados valores de binário inferiores ao requisito especificado pelo cliente. Através da aplicação do Seis Sigma, e em conjunto com a utilização de ferramentas e técnicas de qualidade em cada fase do ciclo DMAIC, foi possível identificar as variáveis que influenciavam o problema em questão e delinear possíveis ações de melhoria. Para tal, procedeu-se ao estudo do estado inicial, ao mapeamento do processo, a análises estatísticas, à construção de um diagrama Fishbone, à análise dos potenciais problemas e nível de risco associado, à construção de uma Matriz XY, de um diagrama Mind Map e à execução de dois Planeamentos de Experiências. Na avaliação do impacto e eficácia das ações de melhoria propostas, houve a possibilidade de se proceder ao fabrico de uma encomenda referente a um dos modelos em estudo, dado que o planeamento do fabrico do lote coincidiu com o período do estágio. Uma vez que o feedback do cliente às propostas apresentadas foi positivo, e dado que este aceitou a sua implementação na encomenda efetuada, foi possível verificar o impacto das melhorias no fabrico. Após a conclusão do processo observou-se a superação dos objetivos propostos na fase de Definição do Projeto, uma vez que não foi detetado nenhum valor de binário abaixo do especificado e dado o aumento do Nível Sigma para 4,82.
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Maria Beatriz Cardoso Pereira Implementação de um Projeto de Melhoria suportado na metodologia Seis Sigma numa empresa de garrafas de gás Tese de Mestrado Mestrado em Engenharia e Gestão da Qualidade Trabalho efetuado sob a orientação do Professor Doutor Paulo Alexandre da Costa Araújo Sampaio Outubro de 2019
iii DIREITOS DE AUTOR E CONDIÇÕES DE UTILIZAÇÃO DO TRABALHO POR TERCEIROS Este é um trabalho académico que pode ser utilizado por terceiros desde que respeitadas as regras e boas práticas internacionalmente aceites, no que concerne aos direitos de autor e direitos conexos. Assim, o presente trabalho pode ser utilizado nos termos previstos na licença abaixo indicada. Caso o utilizador necessite de permissão para poder fazer um uso do trabalho em condições não previstas no licenciamento indicado, deverá contactar o autor, através do RepositóriUM da Universidade do Minho. Atribuição-NãoComercial-SemDerivações CC BY-NC-ND https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ Universidade do Minho, _______/_______/_________ Assinatura: ___________________________________________________________________
iii AGRADECIMENTOS Aos meus pais e à minha irmã, por todo o apoio, carinho, compreensão, incentivo e por tornarem possível a concretização de mais um objetivo. Aos meus amigos, pelos conselhos, amizade, motivação e suporte. Ao meu orientador, Professor Doutor Paulo Sampaio, por todas as oportunidades, pela orientação, disponibilidade e recomendações ao longo da dissertação, mas especialmente pela confiança nas minhas potencialidades. À minha orientadora de empresa, Sandrina Matos, pela oportunidade de desenvolver este projeto no Departamento da Qualidade, na Amtrol-Alfa, S.A. Por todo o apoio fornecido e partilha de conhecimento. À Engenheira Carla Aguiar, pela disponibilidade e partilha de conhecimento. A todos os restantes colaboradores da Amtrol-Alfa, S.A., pelo acolhimento, simpatia e disponibilidade durante o estágio.
iv DECLARAÇÃO DE INTEGRIDADE Declaro ter atuado com integridade na elaboração do presente trabalho académico e confirmo que não recorri à prática de plágio nem a qualquer forma de utilização indevida ou falsificação de informações ou resultados em nenhuma das etapas conducente à sua elaboração. Mais declaro que conheço e que respeitei o Código de Conduta Ética da Universidade do Minho. Universidade do Minho, _______/_______/_________ Assinatura: ___________________________________________________________________
v Implementação de um Projeto de Melhoria suportado na metodologia Seis Sigma numa empresa de garrafas de gás RESUMO A presente dissertação de Mestrado resultou do trabalho desenvolvido durante um estágio curricular na empresa Amtrol-Alfa, S.A. O projeto incidiu sobre a aplicação do ciclo DMAIC, suportado na metodologia Seis Sigma, num processo de acabamento de uma garrafa de gás retornável, responsável pela roscagem da válvula à garrafa -- o Processo de Montagem e Aperto da Válvula. Até ao momento inicial deste projeto, a empresa observou uma diminuição do binário de aperto em garrafas referentes a lotes de dois modelos retornáveis distintos, projetados com diferentes tipos de rosca, fabricados para dois clientes distintos. Esta diminuição foi detetada 48 horas após a conclusão do fabrico, tendo sido registados valores de binário inferiores ao requisito especificado pelo cliente. Através da aplicação do Seis Sigma, e em conjunto com a utilização de ferramentas e técnicas de qualidade em cada fase do ciclo DMAIC, foi possível identificar as variáveis que influenciavam o problema em questão e delinear possíveis ações de melhoria. Para tal, procedeu-se ao estudo do estado inicial, ao mapeamento do processo, a análises estatísticas, à construção de um diagrama Fishbone , à análise dos potenciais problemas e nível de risco associado, à construção de uma Matriz XY, de um diagrama Mind Map e à execução de dois Planeamentos de Experiências. Na avaliação do impacto e eficácia das ações de melhoria propostas, houve a possibilidade de se proceder ao fabrico de uma encomenda referente a um dos modelos em estudo, dado que o planeamento do fabrico do lote coincidiu com o período do estágio. Uma vez que o feedback do cliente às propostas apresentadas foi positivo, e dado que este aceitou a sua implementação na encomenda efetuada, foi possível verificar o impacto das melhorias no fabrico. Após a conclusão do processo observou-se a superação dos objetivos propostos na fase de Definição do Projeto, uma vez que não foi detetado nenhum valor de binário abaixo do especificado e dado o aumento do Nível Sigma para 4,82. PALAVRAS-CHAVE Seis Sigma; DMAIC; Processo Montagem e Aperto da Válvula; Binário de aperto.
vi Implementation of an Improvement Project based on Six Sigma methodology in a gas cylinder company ABSTRACT This Master's dissertation presents results from the study developed during an internship at AmtrolAlfa, S.A. The study focuses on the application of the DMAIC cycle, supported by the Six Sigma methodology, in the finishing process of a returnable gas cylinder, responsible for threading the valve to the cylinder -- the Valve Assembly and Tightening Process. Until the initial moment of this project, the company has observed a decrease in the cylinder tightening torque for batches of two different returnable cylinder models, designed with different thread types, manufactured for two different customers. This decrease was detected 48 hours after completion of manufacture, where torque values lower than the requirement specified by the customer were recorded. Through the application of Six Sigma, and together with the use of quality tools and techniques in each phase of the DMAIC cycle, it was possible to identify the variables that influence the problem in question and outline possible improvement actions. For this purpose, the initial state was studied, the process mapped, a statistical analysis was made, a Fishbone diagram was constructed, there was also the analysis of potential problems and associated risk level, the construction of an XY Matrix, a Mind Map diagram and the execution of two Designs of Experiments. In assessing the impact and effectiveness of proposed improvement actions, it was possible to manufacture an order for one of the models under study, as the planning of the batch manufacturing coincided with the period of the internship. Given the positive feedback from the customer feedback on the proposals made, and acceptance of their implementation in the order placed, it was possible to verify the impact of the manufacturing improvements. Upon completion, the objectives proposed in the project definition phase were exceeded, since no torque value was detected below the specified, and the sigma level increased to 4.82. KEYWORDS Six Sigma; DMAIC; Valve Assembly and Tightening Process; Torque.
vii ÍNDICE Agradecimentos .............................................................................................................................. iii Resumo ............................................................................................................................................. v Abstract ........................................................................................................................................... vi 1. Introdução........................................................................................................................... 1 1.1. Enquadramento ..................................................................................................................... 1 1.2. Objetivos da Investigação ....................................................................................................... 2 1.3. Metodologia de Investigação ................................................................................................... 3 1.4. Estrutura da dissertação ......................................................................................................... 5 2. Revisão da literatura ......................................................................................................... 6 2.1. Seis Sigma ............................................................................................................................. 6 2.2. A origem do Seis Sigma ......................................................................................................... 7 2.3. Definição de Seis Sigma ......................................................................................................... 7 2.3.1. Conceito Seis Sigma: Perspetiva Estatística .............................................................. 8 2.3.1.1. Capacidade do processo ........................................................................................ 13 2.4. Seis Sigma como Metodologia: Ciclo DMAIC ......................................................................... 14 2.4.1. Fase Definir ........................................................................................................... 16 2.4.2. Fase Medir ............................................................................................................ 17 2.4.3. Fase Analisar ......................................................................................................... 17 2.4.4. Fase Melhorar ....................................................................................................... 18 2.4.5. Fase Controlar ....................................................................................................... 19 2.5. Responsabilidade dos intervenientes na metodologia Seis Sigma .......................................... 19 2.6. Fatores críticos para o sucesso de Projetos Seis Sigma ......................................................... 20 3. Apresentação da empresa .............................................................................................. 22 3.1. A Amtrol-Alfa, S.A. ................................................................................................................ 22 3.2. Complexo Industrial .............................................................................................................. 23 3.3. Família de produtos Amtrol-Alfa, S.A. .................................................................................... 24 3.3.1. Garrafas retornáveis ou tradicionais ....................................................................... 25 3.3.2. Garrafas descartáveis............................................................................................. 25 3.3.3. Garrafas Comet ..................................................................................................... 26 3.3.4. Garrafas de Alta Pressão ........................................................................................ 27 3.3.5. Garrafas X-Lite ....................................................................................................... 28 3.4. Mercado .............................................................................................................................. 29 4. Projeto de melhoria Seis Sigma ..................................................................................... 30 4.1. Fase Definir.......................................................................................................................... 30 4.1.1. Descrição do produto: Garrafa retornável e seus componentes ............................... 33 4.1.2. Descrição do problema .......................................................................................... 34 4.1.3. Estratificação do problema ..................................................................................... 37 4.1.4. Localização do problema ....................................................................................... 39
viii 4.1.5. Análise do histórico dos lotes: análise exploratória de dados ................................... 41 4.1.5.1. Caracterização das amostras ................................................................................. 41 4.1.5.2. Análise da Capacidade ........................................................................................... 44 4.1.5.3. Cálculo do Nível Sigma atual e definição do objetivo ............................................... 46 4.2. Fase Medir ........................................................................................................................... 47 4.2.1. Processo de Montagem e Aperto da Válvula ........................................................... 47 4.2.2. Diagrama Fishbone ................................................................................................ 52 4.2.3. Análise de Risco .................................................................................................... 53 4.3. Fase Analisar ....................................................................................................................... 55 4.3.1. Matriz XY ............................................................................................................... 55 4.3.2. Causas-raiz ............................................................................................................ 56 4.3.3. Observação do Processo. ....................................................................................... 57 4.3.4. Formulação de hipóteses ....................................................................................... 62 4.4. Fase Melhorar ...................................................................................................................... 63 4.4.1. Aplicação do Método de Taguchi ao Processo de Montagem e Aperto da Válvula .... 63 4.4.2. Propostas de melhoria ........................................................................................... 86 4.5. Fase Controlar ..................................................................................................................... 95 5. Conclusão ....................................................................................................................... 100 5.1. Limitações do trabalho ....................................................................................................... 101 5.2. Trabalho futuro .................................................................................................................. 102 Referências Bibliográficas ........................................................................................................ 103 Anexo I – Política de Gestão e Política da Qualidade da Amtrol-Alfa, S.A........................................... 107 Anexo II – Estrutura organizacional da Amtrol-Alfa, S.A .................................................................... 109 Anexo III – Estudo Perfis de rosca 25E e ¾ 14’’ NGT ...................................................................... 110 Anexo IV – Estudo das características dos materiais vedantes ......................................................... 115 Anexo V – Processo produtivo de uma garrafa de gás ...................................................................... 116 Anexo VI – Deployment Diagram ..................................................................................................... 123 Anexo VII – Potencial Problem Analysis (PPA) .................................................................................. 124 Anexo VIII – Matriz XY ..................................................................................................................... 125 Anexo IX – Mind Map ...................................................................................................................... 126 Anexo X – Consentimento para a utilização de dados da empresa ................................................... 127 Anexo XI – Consentimento para a utilização de dados pessoais ....................................................... 128
ix ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1: Entradas e saídas de um processo. Adaptado de D. C. Montgomery & Woodall (2008).......... 9 Figura 2: Distribuição normal centrada no valor médio, μ. Adaptado de Koch, Yang, & Gu (2004). .... 10 Figura 3: Distribuição normal com média desviada ±1,5σ do valor alvo, μ. Adaptado de Koch, Yang, & Gu (2004). ....................................................................................................................................... 12 Figura 4: Ciclo DMAIC. Adaptado de D. C. Montgomery & Woodall (2008). ........................................ 15 Figura 5: Técnicas e ferramentas geralmente utilizadas na Fase Definir. Adaptado de Besunder & Super (2012). ............................................................................................................................................ 16 Figura 6: Técnicas e ferramentas geralmente utilizadas na Fase Medir. Adaptado de Besunder & Super (2012). ............................................................................................................................................ 17 Figura 7: Técnicas e ferramentas geralmente utilizadas na Fase Analisar. Adaptado de Besunder & Super (2012). ............................................................................................................................................ 18 Figura 8: Técnicas e ferramentas geralmente utilizadas na Fase Melhorar. Adaptado de Besunder & Super (2012). ............................................................................................................................................ 18 Figura 9: Técnicas e ferramentas geralmente utilizadas na Fase Controlar. Adaptado de Besunder & Super (2012).................................................................................................................................... 19 Figura 10: Logótipo da Amtrol-Alfa, S.A. Retirado da plataforma interna da Amtrol-Alfa, S.A................ 22 Figura 11: Instalações da Amtrol-Alfa, S.A., Brito, Portugal. Retirado da plataforma interna da Amtrol-Alfa, S.A. .................................................................................................................................................. 23 Figura 12: Planta geral da Amtrol-Alfa, S.A. Retirado da plataforma interna da Amtrol-Alfa, S.A. ......... 24 Figura 13: Modelos de garrafas de gás retornáveis. Retirado da plataforma interna da Amtrol-Alfa, S.A. ........................................................................................................................................................ 25 Figura 14: Modelo de garrafa de gás descartável. Retirado da plataforma interna da Amtrol-Alfa, S.A. 26 Figura 15: Modelos de garrafas de gás Comet . Retirado da plataforma interna da Amtrol-Alfa, S.A. .... 26 Figura 16: Componentes de um modelo de garrafa Comet . Adaptado de Vieira et al. (2010)). ........... 27 Figura 17: Modelo de garrafa de gás de alta pressão - Modelo Genie . Retirado da plataforma interna da Amtrol-Alfa, S.A. ............................................................................................................................... 27 Figura 18: Ecrã Digital Intelligence Unit . Retirado da plataforma interna da Amtrol-Alfa, S.A. .............. 28 Figura 19: Modelo de garrafa de gás X-Lite . Retirado da plataforma interna da Amtrol-Alfa, S.A. ......... 28 Figura 20: Mercado de atuação da Amtrol-Alfa, S.A. Retirado da plataforma interna da Amtrol-Alfa, S.A. ........................................................................................................................................................ 29
Implementação de um Projeto de Melhoria suportado na metodologia Seis Sigma numa empresa de garrafas de gás 1 1. INTRODUÇÃO A presente dissertação surge no âmbito da Unidade Curricular de Dissertação em Engenharia e Gestão da Qualidade, que compõe o plano de estudos do Mestrado em Engenharia e Gestão da Qualidade, da Universidade do Minho. O desenvolvimento deste projeto decorreu em ambiente industrial na empresa Amtrol-Alfa, S.A., localizada em Brito, Guimarães, sob a orientação da Diretora do Departamento da Qualidade, Sandrina Matos. 1.1. Enquadramento A utilização pouco moderada de combustíveis fósseis não renováveis, o aumento da população, do desenvolvimento tecnológico e do consumo de energia, são fatores que acentuaram os problemas relacionados com a poluição ambiental e com a crise energética (Zheng et al., 2012). Estes impulsionaram o aumento de estudos sobre o tema das energias limpas, investigações estas que incluem pesquisas sobre o tipo de armazenamento e esquema de transporte mais adequado a cada aplicação, como é o caso das garrafas de gás (Jin, Li, Gao, Yin, & Ma, 2018). A garrafa de gás é a forma de transporte de bens perigosos mais utilizada, nomeadamente, materiais gasosos inflamáveis. É um recipiente que surge para responder a aplicações que precisam de uma fonte que armazene químicos de elevada combustão (Zheng et al., 2012). Dada a sua finalidade, as garrafas de gás surgem como objetos altamente regulamentados cujas falhas, de um ponto de vista qualitativo, podem trazer consequências graves para a sociedade. De uma forma geral, as garrafas de gás têm de ser capazes de suportar pressões de gases de petróleo liquefeitos (GPL), de gases técnicos e de gases refrigerantes no seu interior, para além das condições ambientais envolventes e os processos associados ao seu transporte. No decorrer do seu fluxo produtivo, o controlo da qualidade é uma atividade imperativa, de modo a serem produzidos apenas produtos conformes. Devido a todas as condicionantes impostas ao processo produtivo de uma garrafa de gás, e devido a todos os requisitos associados à sua construção, existe uma grande necessidade de inovar as técnicas aplicadas às garrafas, de modo a melhorar os processos de controlo e de rastreabilidade. Nas últimas décadas, a qualidade dos serviços, o aumento da produtividade e a redução de custos tornaram-se áreas relevantes para os gestores e investigadores devido ao seu forte impacto na satisfação e fidelização dos clientes, na eficiência e qualidade dos serviços prestados e no aumento do lucro (Seth,
Capítulo 1. Introdução 2 Deshmukh, & Vrat, 2005). Estes benefícios podem ser conseguidos através da monitorização e registo do histórico de todos os passos do processo de produção, em conjunto com técnicas da Gestão da Qualidade, como é o caso da metodologia Seis Sigma. O Seis Sigma é uma metodologia organizada e sistemática utilizada para melhorar o desempenho dos processos ou produtos e a qualidade dos serviços, baseando-se em métodos estatísticos e científicos (M. Kumar, Antony, Antony, & Madu, 2007). Um projeto típico Seis Sigma para melhoria da qualidade segue uma metodologia estruturada de resolução de problemas, o ciclo Definir-Medir-Analisar-Melhorar-Controlar, ou ciclo DMAIC 1 , que consiste em definir e medir o problema, analisar os dados para descobrir as causas-raiz e melhorar o processo, de modo a remover as causas identificadas e a monitorizar o processo para prevenir o reaparecimento dos defeitos (Pepper & Spedding, 2010). Em cada fase é utilizado um conjunto de ferramentas e técnicas da qualidade com o propósito de tornar todo o processo objetivo e mensurável, permitindo analisar o desempenho do sistema atual, propor melhorias, analisar o impacto e manter o sistema sob controlo. O êxito da utilização do DMAIC está na metodologia estruturada, sendo a lógica que liga as diferentes fases a chave para o sucesso. Devido ao mercado competitivo, as empresas construtoras de garrafas de gás têm de transparecer a qualidade associada ao seu produto, de maneira a dar confiança e segurança de utilização aos seus clientes, sabendo que, de outro modo, não seria possível ocupar espaço no setor. A utilização de metodologias de melhoria da qualidade enquadra-se no ambiente competitivo onde atua a Amtrol-Alfa, S.A., empresa onde se irá desenvolver o projeto. Sediada em Brito, Guimarães, a Amtrol-Alfa, S.A., especializada no mercado GPL, gases técnicos e gases refrigerantes, é hoje a maior produtora europeia e a maior exportadora do mundo de garrafas de gás transportáveis. Destaca-se não só pela qualidade, mas pela grande capacidade de produção e pela inovação, pois estuda e implementa novas tecnologias e materiais, com o fim de atingir um maior desempenho das garrafas e satisfazer o cliente. 1.2. Objetivos da Investigação Até ao início desta dissertação, a empresa observou uma diminuição do binário de aperto em garrafas referentes a lotes de dois modelos retornáveis distintos, projetados com diferentes tipos de rosca. Esta 1 Da expressão anglo-saxónica Define – Measure – Analyse – Improve – Control
Capítulo 1. Introdução 3 diminuição foi detetada 48 horas após a conclusão do fabrico dos lotes, tendo sido registados valores abaixo do intervalo especificado. Dado que o binário representa um parâmetro regulamentado e normativo, esta diminuição é considerada crítica, principalmente quando este diminui para valores abaixo do limite inferior de especificação. Para além disso, a perda de binário pode traduzir-se em problemas como o desaperto da válvula, que por sua vez pode originar problemas como, a existência de fuga, a insatisfação do cliente, custos de não qualidade, entre outros. Os objetivos da presente dissertação são identificar as variáveis com impacto negativo no binário, a definição dos parâmetros ótimos para o processo de Montagem e Aperto da Válvula e o desenvolvimento de ações de melhoria e de medidas preventivas. Pretende-se atingir um processo mais estável com resultados aplicáveis aos restantes produtos Amtrol-Alfa, S.A., projetados com os mesmos modelos de rosca. Como principais objetivos do projeto de investigação destacam-se: • Definir e caracterizar o problema, identificar os processos e objetivos de melhoria; • Medir o desempenho atual do processo; • Analisar os dados do processo com recurso às ferramentas de qualidade, de modo a identificar as causas dos problemas; • Propor e implementar soluções para aumentar o desempenho do processo; • Controlar a implementação das ações de melhoria e avaliar o sucesso do projeto. Com a aplicação da metodologia Seis Sigma é esperado reduzir os custos da qualidade, provenientes do processo de retrabalho consequente da diminuição do binário, e garantir que as unidades produzidas mantêm o valor do binário aplicado, de forma a não comprometer o processo e a satisfação do cliente. Procurar-se-á responder à seguinte pergunta de investigação: “Poderá a aplicação da abordagem estruturada DMAIC da metodologia Seis Sigma, aliada às ferramentas da qualidade, trazer vantagens significativas para o processo de Montagem e Aperto da Válvula?”. 1.3. Metodologia de Investigação Para responder aos objetivos estabelecidos, e levando em consideração o problema em estudo, privilegiaram-se práticas como a observação dos processos a atuar, a recolha de dados, a análise exploratória dos dados recolhidos, a análise dos potenciais fatores e causas que influenciam a problemática em estudo, a dedução de hipóteses através de teorias previamente formuladas, a criação de um plano de ação para testar as mesmas, a análise dos resultados obtidos e a implementação de
Capítulo 1. Introdução 4 melhorias. Desta forma, constatou-se que a metodologia de investigação que melhor se enquadra a estes mesmos objetivos é a metodologia Experimentação. A metodologia Experimentação representa uma estratégia utilizada para responder a perguntas do género “como” e “porquê” (Saunders et al., 2009), onde são deduzidas hipóteses, a partir de teorias previamente formuladas, e planeados conjuntos de processos para verificar essas hipóteses. São criados dois grupos, isto é, um grupo experimental, que sofre manipulação para medir alterações da variável dependente, e um grupo de controlo, que não é sujeito a alterações. O objetivo é fazer uma comparação entre o antes e o depois da manipulação. No início do projeto, de forma a aprofundar os conhecimentos relativos ao tema da dissertação, foi necessário proceder à revisão crítica da literatura através do recurso a fontes bibliográficas disponíveis. A recolha de dados foi baseada em entrevistas aos técnicos e colaboradores, na observação direta do processo e na consulta de documentação relacionada com o processo de controlo. Também foi efetuada uma pesquisa bibliográfica, com base em artigos científicos, dissertações e livros. Após a recolha de dados seguiu-se a sua análise, e a posterior criação dos grupos destinados à verificação da veracidade das hipóteses formuladas. O grupo de controlo foi criado a partir da análise da situação atual. Após investigação de todas as variáveis capazes de influenciar a problemática em estudo, foi possível criar o grupo experimental. As amostras foram selecionadas a partir de uma população conhecida, que por sua vez foram associadas a diferentes condições experimentais. Foram introduzidas alterações planeadas em diversas variáveis e foram efetuadas medições de forma a compreender o seu comportamento. Posteriormente implementaram-se ações de melhoria e controlo do processo, de acordo com os resultados obtidos. Esta dissertação de Mestrado rege-se pelo método DMAIC para a resolução de problemas, segundo a metodologia Seis Sigma. Ao longo do projeto, o autor foi parte ativa de uma equipa de especialistas do processo em questão, desde a fase de definição dos problemas até à fase de controlo das melhorias implementadas. Assim, este estudo pretende dar a conhecer o contexto em que decorreu a investigação, assim como os métodos, as ferramentas e os procedimentos utilizados em cada fase do ciclo DMAIC para se obter melhorias na qualidade do processo de Montagem e Aperto da Válvula.
Capítulo 1. Introdução 5 1.4. Estrutura da dissertação A presente dissertação encontra-se disposta em cinco capítulos, nomeadamente, Introdução, Revisão da Literatura, Apresentação da Empresa, Projeto de melhoria Seis Sigma e Conclusão. O presente capítulo tem como finalidade introduzir o tema de forma breve e apresentar os objetivos, proporcionando ao leitor um contacto inicial com a problemática em estudo. Mais ainda, neste capítulo é descrita a metodologia de investigação e é apresentada a estrutura do presente documento. O segundo capítulo apresenta a revisão crítica da literatura sobre a metodologia Seis Sigma. No terceiro capítulo é apresentada a empresa onde o projeto de dissertação foi desenvolvido. Apresenta-se de forma detalhada a empresa Amtrol-Alfa, S.A., onde são divulgados alguns dados históricos, os principais produtos, entre outras informações. No capítulo seguinte é descrito o projeto de melhoria suportado na metodologia Seis Sigma desenvolvido na empresa, a análise da informação recolhida, os resultados obtidos e a implementação das melhorias delineadas. No capítulo final são apresentadas as principais conclusões e sugestões para trabalhos futuros, assim como as limitações do projeto. As referências bibliográficas utilizadas são apresentadas num local próprio para o efeito, para suportar cientificamente o estudo realizado e para facultar ao leitor a possibilidade de aprofundar um determinado tema que considere relevante.
Implementação de um Projeto de Melhoria suportado na metodologia Seis Sigma numa empresa de garrafas de gás 6 2. REVISÃO DA LITERATURA Tendo em consideração os objetivos da presente dissertação, neste capítulo são debatidos e relacionados os conceitos mais pertinentes referentes à metodologia implementada no projeto. Primeiramente faz-se referência à metodologia Seis Sigma. De seguida, são apresentados os conceitos referentes ao método DMAIC, bem como o desenvolvimento de cada uma das suas etapas na estruturação do problema. É também feita referência à constituição e de uma equipa Seis Sigma e aos fatores críticos para o sucesso de um projeto suportado nesta metodologia. 2.1. Seis Sigma A qualidade tornou-se parte essencial da estratégia de gestão de diversas organizações com diferentes âmbitos de atuação, devido à constante mudança das necessidades dos clientes, de novos mercados, da inovação, entre outros fatores externos (Salah, Rahim, & Carretero, 2010). Assim, a necessidade de melhorar a qualidade e acompanhar as metodologias e ferramentas utilizadas por empresas altamente produtivas e eficientes tornou-se prioritária dentro de grande parte das organizações mundiais (Seth et al., 2005). Segundo Montgomery (2013), desde 1980 que se verifica uma melhoria global dos negócios e um crescimento do uso de métodos estatísticos na qualidade, responsáveis pela renovação da competitividade na indústria. Vários sistemas de gestão surgiram como estruturas base de implementação de estratégias de melhoria da qualidade, baseados em conceitos tradicionais, como a Gestão Total da Qualidade, o Controlo Estatístico do Processo e Zero Defeitos (De Mast & Lokkerbol, 2012), integrados e conjugados com outras técnicas e ferramentas como o Desdobramento da Função Qualidade, a Análise do Modo de Falhas e Efeitos, o Planeamento de Experiências, entre outras (M. Kumar et al., 2007). O Seis Sigma é uma abordagem orientada para a melhoria da qualidade das organizações, com o intuito de reduzir a variabilidade, eliminar defeitos e desperdícios e de orientar as organizações para o foco no desenvolvimento e entrega de produtos e serviços quase perfeitos (Mi Dahlgaard-Park, SuárezBarraza, Ramis-Pujol, & Estrada-Robles, 2012). A ideia central por detrás da metodologia Seis Sigma é: se é possível medir quantos defeitos existem num processo, então é possível compreender metodicamente como eliminá-los e atingir a situação “zero defeitos” (Goetsch & Davis, 2016)
Capítulo 2. Revisão da Literatura 7 2.2. A origem do Seis Sigma Os primeiros desenvolvimentos da metodologia Seis Sigma surgiram nos finais da década de 1970, quando a empresa tecnológica japonesa Motorola verificou que se encontrava numa posição inferior, competitivamente, em comparação com outras empresas japonesas do mesmo setor, devido ao baixo nível de qualidade dos seus produtos, o que se retratava na insatisfação dos seus clientes. De forma a tentar solucionar este problema, surgiu o conceito Seis Sigma, em 1986, pelo engenheiro Bill Smith, como resposta à necessidade de melhorar a qualidade e reduzir o nível de defeitos, em simultâneo com o aumento da produtividade e da satisfação dos clientes, através do balanceamento da relação custo-qualidade (Besunder & Super, 2012). Para Bill Smith, a variação observada durante os processos de produção era a principal razão do aparecimento de defeitos. Ao eliminar essa variação, eliminar-se-iam os defeitos associados, o que acabaria por suprimir desperdícios, reduzir os custos e aumentar a satisfação dos clientes (D. C. Montgomery & Woodall, 2008). Smith explica que a variação pode ser medida em termos de níveis sigma ou patamares de defeitos, métricas relacionadas entre si. O patamar ideal determinado por Smith, e aprovado pela Motorola, é de 3,4 defeitos por milhão de oportunidades (DPMO 2 ) (Knapp, 2015). Dado o sucesso da implementação da metodologia Seis Sigma na Motorola, o conceito alastrou-se e tornou-se um programa de melhoria do desempenho utilizado por diversas organizações, por melhorar a qualidade e reduzir custos e expandir mercados para produtos e serviços. Para além da Motorola, outros casos de sucesso resultantes da adoção do método Seis Sigma são a General Electric, a Sony, a Honeywell, entre outros (Arnheiter & Maleyeff, 2005). Os benefícios significativos desta metodologia fizeram com que o campo de atuação fosse alargado para a área dos serviços, para setores da saúde, educação, finanças, bancos, companhias aéreas, entre outros domínios de serviço público (Kuvvetli & Firuzan, 2019). Exemplos de casos de sucesso são o City Bank, a Zurich Financial Services e a American Express (M. Kumar et al., 2007). 2.3. Definição de Seis Sigma Albliwi, Antony, & Lim (2015) definem Seis Sigma como sendo uma abordagem bem estabelecida que procura identificar e eliminar defeitos, erros e falhas nos sistemas ou processos de negócio, através 2 Da expressão anglo-saxónica Defects Per Million Opportunities
Capítulo 2. Revisão da Literatura 8 do foco nas características chave de desempenho desses processos, críticas para a satisfação dos clientes. Segundo Hess & Benjamin (2015), o Seis Sigma é um modelo de melhoria de processo pensado para abordar quatro conceitos-chave -- qualidade, produtividade, custo e rentabilidade. Mais especificamente, definem Seis Sigma como uma metodologia que pretende encontrar e eliminar causas de defeitos e erros, reduzir tempos de ciclo e custos de operação e melhorar a produtividade, de forma a atingir as expectativas dos clientes. Por sua vez, Pande, Neuman & Cavanagh (2001) definem Seis Sigma como uma metodologia sistemática e organizada, orientada para o cliente, cujo foco é alcançar a excelência organizacional através da melhoria contínua dos processos, através da aplicação de técnicas estatísticas e do método científico para analisar dados e tomar decisões. Segundo Kumar et al (2007), apesar de o método Seis Sigma ser empregue numa perspetiva estatística para a medição da variação e a redução de defeitos, também pode ser aplicado segundo uma perspetiva de negócio. Possui uma flexibilidade tal que permite ser aplicado como estratégia operacional na redução do número de defeitos, assim como estratégia bem definida capaz de atingir a excelência organizacional, melhorar os processos existentes e desenvolver novos negócios. Do ponto de vista estatístico, a metodologia representa a capacidade de um processo produzir conforme as especificações, ao quantificar a variação do processo em torno do seu valor médio (McAdam & Lafferty, 2004; Breyfogle III, F. W., 2003). Do ponto de vista dos negócios, representa uma estratégia utilizada para responder à forte necessidade das empresas de alcançarem a excelência organizacional e se destacarem competitivamente no mercado, através da oferta de produtos e serviços com qualidade elevada a um baixo custo (Albliwi et al., 2015; McAdam & Lafferty, 2004). Numa outra abordagem à definição de Seis Sigma, Antony & Banuelas (2002) consideram que esta representa uma metodologia estruturada para a resolução de problemas, com foco na melhoria dos processos existentes, através da redução da variabilidade dos processos e da redução dos defeitos ou falhas capazes de surgir em qualquer produto ou serviço. 2.3.1. Conceito Seis Sigma: Perspetiva Estatística D. C. Montgomery & Woodall (2008) definem processo produtivo como um sistema que, através de um conjunto de atividades, é capaz de transformar entradas (variáveis independentes de entrada) em saídas (variáveis dependentes de saída), ou seja, em produto acabado, com várias características de qualidade associadas.
Capítulo 2. Revisão da Literatura 9 Segundo Besunder & Super (2012), o objetivo do conceito Seis Sigma é ganhar conhecimento sobre a função transferência do processo, isto é, perceber a relação entre as variáveis de entrada independentes -- que representam os possíveis fatores com impacto no processo -- e a variável dependente de saída -- que representa a variável que se pretende medir (Figura 1). Figura 1: Entradas e saídas de um processo. Adaptado de D. C. Montgomery & Woodall (2008). Nota. X – Variáveis independentes de entrada; Y – Variável dependente de saída. Atribuindo a designação de X às variáveis independentes de entrada e Y à variável dependente de saída, se o processo for modelado como uma equação matemática, onde Y é uma função de X, então a variável de saída Y pode ser controlada através da gestão das variáveis de entrada X’s, como representado na Equação 1. 𝑌 =𝑓(𝑋1,𝑋2,𝑋3,…,𝑋𝑁) (Equação 1) Segundo Kumar et al. (2007), o método reúne as saídas cujo foco está centrado no que é importante para o cliente ao ouvir a sua opinião, a voz do cliente (VOC 3 ), e ao traduzir as suas necessidades em requisitos mensuráveis, designados por características críticas para a qualidade (CTQ 4 ). A identificação de indicadores para estes requisitos e a definição de um sistema de medição adequado tornam possível a comparação do estado atual do processo com as especificações do cliente, que pode ser descrita através de uma distribuição estatística (Schroeder, Linderman, Liedtke, & Choo, 2008). Estatisticamente, o termo “Sigma”, representado pela letra do alfabeto grego 𝜎, surge da medida estatística de quantificação da variabilidade, designada por desvio-padrão. O desvio-padrão, ou variância, é uma medida de dispersão de um conjunto de dados em torno do valor médio desse conjunto, 3 Da expressão anglo-saxónica Voice of the Customer 4 Da expressão anglo-saxónica Critical To Quality
Capítulo 2. Revisão da Literatura 10 representado pela letra do alfabeto grego 𝜇 (Borror, 2009). Esta propriedade pode ser usada para descrever a variabilidade de fatores conhecidos que influenciam o sistema. Segundo D. C. Montgomery & Woodall (2008), quanto menor for o desvio-padrão, menor será a variabilidade, o que reflete uma menor quantidade de defeitos produzidos. A partir da tradução dos requisitos do cliente, é possível saber quais as especificações do processo, definidas como um valor nominal, ou valor alvo, e respetivos limites -- limite inferior de especificação (LIE) e limite superior de especificação (LSE) (Zhang, Wang, Goh, & He, 2015). A métrica Nível Sigma descreve então a capacidade de um processo cumprir as especificações e produzir produtos conformes (Breyfogle III, F. W., 2003). A Figura 2 representa a curva de distribuição normal como modelo para uma característica da qualidade com limites de especificação a três desviospadrão do valor médio. Figura 2: Distribuição normal centrada no valor médio, μ. Adaptado de Koch, Yang, & Gu (2004). Nota. μ - Valor médio; LIE – Limite inferior de especificação; LSE – Limite superior de especificação. Na Figura 2, as áreas sob a curva de distribuição normal estão associadas a um Nível Sigma, diretamente relacionadas com a probabilidade de o desempenho do sistema estar compreendido nesse intervalo específico. Uma das características desta distribuição é: 68,26% da área corresponde ao intervalo entre -1𝜎 e +1𝜎 para cada lado da média. De igual modo, 2𝜎 para cada lado da média cobre uma área de 95,46% e uma medida de 3𝜎 uma área de 99,73%. Quanto mais estreita for a curva da distribuição normal, menor é a variação do processo e maior é a sua capacidade. Já uma curva mais larga representa uma menor capacidade e uma maior variação (Besunder & Super, 2012; Borror, 2009). Para sintetizar, as probabilidades associadas a cada Nível Sigma estão representadas na Tabela 1, como percentagem da variação e número de peças defeituosas por milhão de oportunidades. LIE LSE
Capítulo 2. Revisão da Literatura 17 De forma a definir as fronteiras do projeto e identificar a localização do problema é utilizada a ferramenta SIPOC 7 . Permite identificar as atividades-chave do processo, as saídas do processo e quais os clientes, além das entradas e dos respetivos fornecedores (M. Kumar et al., 2007). 2.4.2. Fase Medir O propósito da fase Medir é avaliar e perceber o fluxo de passos do processo. Esta fase envolve a recolha de dados do mesmo em tempo real, de modo a medir o desempenho atual (Kuvvetli & Firuzan, 2019). É importante para identificar as potenciais causas do problema, através das variáveis de entrada e de saída de processos-chave, e quais as áreas problemáticas de foco (M. Kumar, Antony, Singh, Tiwari, & Perry, 2006). Consiste em estabelecer métricas fiáveis de modo a monitorizar o progresso rumo ao foco principal. Os objetivos desta fase são a estratificação do problema, a identificação das características críticas para a qualidade, o estabelecimento de um sistema de medição, a comparação do desempenho do processo através de benchmarking , entre outros. Para a realização destes passos procede-se à implementção de algumas ferramentas e técnicas. Algumas dessas ferramentas são apresentadas na Figura 6. Figura 6: Técnicas e ferramentas geralmente utilizadas na Fase Medir. Adaptado de Besunder & Super (2012). 2.4.3. Fase Analisar O principal objetivo desta fase é a utilização dos dados recolhidos na fase anterior de forma a decompor o problema e identificar as diferentes fontes de variabilidade (D. C. Montgomery & Woodall, 2008). Através desta identificação e localização é possível determinar um conjunto de potenciais causas e determinar as relações causa-efeito que estas têm no processo, através do desenvolvimento de 7 Da expressão anglo-saxónica Suppliers – Inputs – Process – Outputs - Customers Ferramentas e técnicas: •Plano de recolha de dados; •Mapa do processo; • Deployment Diagram ; •Análise do sistema de medição; •Análise dos potenciais problemas; •Diagrama Fishbone ; • Definir Medir Analisar Melhorar Controlar • Análise da capacidade do processo; • Estudos de repetibilidade e reprodutibilidade; • Gráficos de controlo; • Diagrama de Pareto; • Diagrama Boxplot ; Entre outras.
Capítulo 2. Revisão da Literatura 18 hipóteses (Uluskan, 2016). Estas hipóteses devem ser suportadas, se possível, com o recurso a dados, de forma a sustentar a identificação posterior das causas-raiz do problema. Para a realização destes passos procede-se à implementção de algumas ferramentas e técnicas. Algumas dessas ferramentas são apresentadas na Figura 7. Figura 7: Técnicas e ferramentas geralmente utilizadas na Fase Analisar. Adaptado de Besunder & Super (2012). 2.4.4. Fase Melhorar Após a realização das etapas anteriores é possível identificar, implementar e testar potenciais soluções, de modo a eliminar as causas identificadas (D. C. Montgomery & Woodall, 2008). As questões a responder nesta fase passam pela identificação dos critérios que serão utilizados para avaliar as potenciais soluções, a definição do plano de teste dessas soluções, avaliar quais os riscos e o impacto da implementação e identificar os recursos necessários (capital, esforço, tempo) para executar as soluções (Jirasukprasert et al., 2015). Para a realização destes passos procede-se à implementção de algumas ferramentas e técnicas. Algumas dessas ferramentas são apresentadas na Figura 8. Figura 8: Técnicas e ferramentas geralmente utilizadas na Fase Melhorar. Adaptado de Besunder & Super (2012). Ferramentas e técnicas: •Diagrama causa-efeito; •Matriz XY; •Análise dos 5 Porquês; •Teste de hipóteses; •Análise da variação; •Análise das causas-raiz; Definir Medir Analisar Melhorar Controlar Ferramentas e técnicas: •Análise custo/benefício; •Planeamento de Experiências; • Brainstorming ; •Método 5S; • Kaizen Blitz ; Definir Medir Analisar Melhorar Controlar • Análise de regressão; • Análise FMEA; • Controlo estatístico do processo; • Diagrama Mind Map . Entre outras. • Análise FMEA; • Análise dos Stakeholders ; • Diagrama de Afinidade; Entre outras.
Capítulo 2. Revisão da Literatura 19 2.4.5. Fase Controlar A fase de controlo é uma parte crítica do ciclo DMAIC, uma vez que permite garantir que as melhorias e as soluções implementadas serão parte integrante do futuro e que não são esquecidas ou subvalorizadas (M. Kumar et al., 2007). Esta fase tem como objetivo definir mecanismos de controlo e de medição, manter as melhorias alcançadas e ainda desenvolver, documentar e implementar um plano de monitorização e padronização do processo, de modo a evitar a reincidência do problema. Esta etapa envolve a possibilidade de testar a metodologia noutros processos na empresa, de forma a aproveitar o conhecimento adquirido (D. C. Montgomery & Woodall, 2008). Para a realização destes passos procede-se à implementção de algumas ferramentas e técnicas. Algumas dessas ferramentas são apresentadas na Figura 9. Figura 9: Técnicas e ferramentas geralmente utilizadas na Fase Controlar. Adaptado de Besunder & Super (2012). 2.5. Responsabilidade dos intervenientes na metodologia Seis Sigma A gestão de projetos Seis Sigma numa organização requer a constituição de uma equipa multidisciplinar representada por elementos com diferentes papéis e responsabilidades, consoante o grau de conhecimento da metodologia e da área de atuação do projeto, de forma a assegurar a implementação da metodologia na organização (D. C. Montgomery & Woodall, 2008). Segundo Coronado & Antony (2002), Voehl, Harrington, Mignosa, & Charron (2013) e York et al., (2003), os principais intervenientes num projeto Seis Sigma são: Champion : Corresponde ao nível hierárgquico mais elevado. Estes elementos são responsáveis por remover barreiras, por implementar a mudança, por desenvolver programas de incentivo. São ainda responsáveis por aprovar ou rejeitar recomendações de melhoria, por traduzir a visão, missão, metas e Ferramentas e técnicas: •Plano de controlo; •Monitorização e padronização dos processos; •Plano de implementação; •Controlo estatístico do processo; •Manutenção preventiva; Entre outras. Definir Medir Analisar Melhorar Controlar
Capítulo 2. Revisão da Literatura 20 métricas da organização, com o intuito de identificar projetos-chave e criar um plano de implementação, e por atribuir os recursos necessários para assegurar o sucesso do projeto. Master Black Belts : São elementos com formação completa sobre a metodologia Seis Sigma. Dedicam-se à gestão da qualidade e ao desenvolvimento das principais métricas, ao apoio na seleção de projetos que se adequam à estratégia da organização e à melhoria da eficiência de execução do projeto. São responsáveis por formular estratégias com o gestor de topo e por partilham o seu conhecimento sobre o Seis Sigma, através da formação e treino dos elementos Green Belt , de modo a assegurar que estes são capazes de aplicar as técnicas e ferramentas adequadamente. Podem ainda participar em vários projetos em simultâneo. Black Belts : Estes elementos são selecionados tendo em conta os seus níveis de experiência e conhecimento do processo de negócio, o seu conhecimento da metodologia Seis Sigma e as suas capacidades de liderança. Devem conhecer e saber utilizar as ferramentas estatísticas que são úteis no processo de tomada de decisão, ser capazes de comunicar com a gestão de topo em várias questões e cooperar com eles para superar as barreiras e facilitar a implementação. Os Black Belts são considerados agentes de mudança. Green Belts : São elementos treinados em Seis Sigma dedicados a meio termo a um projeto de cada vez, nos quais desenvolvem tarefas operacionais e auxiliam o elemento Black Belt na implementação do projeto. 2.6. Fatores críticos para o sucesso de Projetos Seis Sigma Os fatores críticos de sucesso são essenciais para o êxito de qualquer organização, no sentido em que, se os objetivos associados a esses fatores não forem atingidos, o projeto não será bem sucedido (Marzagão & Carvalho, 2016). No contexto de Projetos Seis Sigma, estes fatores representam o ingrediente essencial para o sucesso (Maneesh Kumar et al., 2009). Maneesh Kumar et al. (2009), Laureani & Antony (2012) e Antony, (2006) identificaram os seguintes fatores críticos para o sucesso da implementação de um Projeto Seis Sigma: Compromisso e envolvimento da gestão de topo: A implementação de projetos Seis Sigma depende do compromisso e do envolvimento da gestão de topo, de forma a suportar todos os participantes e de modo a obter os recursos, o tempo e o dinheiro necessários para a realização do respetivo projeto. Mudança cultural: A implementação de um projeto Seis Sigma envolve uma mudança na estrutura da organização. Assim, antes da sua implementação, as organizações devem compreender os desafios
Capítulo 2. Revisão da Literatura 21 associados à mudança cultural, tal como, a resistência dos funcionários, gestores de topo e clientes. A implementação da metodologia deve ser capaz de proporcionar um ambiente seguro, de potenciar as capacidades dos colaboradores e permitir que estes tomem as suas próprias decisões, consoante as responsabilidades atribuídas. Compreensão das ferramentas e técnicas da metodologia Seis Sigma: A compreensão das ferramentas e técnicas é importante no sentido em que os colaboradores envolvidos no projeto devem ser capazes de adotar e desenvolver a metodologia na organização. Uma vez que não existe um padrão para a implementação da metodologia, os intervenientes devem ter a capacidade de decidir quais as técnicas e ferramentas mais adequadas para o projeto selecionado. Alinhamento do projeto com a estratégia organizacional: Em cada projeto Seis Sigma deve existir uma ligação com a estratégia da organização. Estes devem ser projetados para a melhoria dos produtos e processos, onde o impacto financeiro e operacional é claro. Esta metodologia não deve ser vista como uma atividade isolada, apenas focada na implementação de técnicas e ferramentas de melhoria da qualidade. Alinhamento do projeto com os clientes: O Seis Sigma deve identificar o que é importante para a satisfação do cliente, de a forma estar de acordo com os seus requisitos e espectativas. Alinhamento do projeto com os recursos humanos: Os objetivos do projeto Seis Sigma devem ser adotados individualmente. O comportamento e o compromisso dos recursos humanos ao longo do tempo podem mudar o curso do projeto e ter efeitos no resultado esperado. Formação e treino dos membros da equipa: Permite que os colaboradores envolvidos possam executar melhor as suas funções, com mais segurança, ao aplicarem as técnicas Seis Sigma, suportados pelos conhecimentos adquiridos. Gestão das skills do projeto: Os líderes do projeto devem ter uma base sólida na gestão de projetos. Os elementos chave para a gestão de projetos são: tempo, custos e qualidade. A definição destes elementos permitirá que a organização tenha o foco e recursos necessários para conseguir apresentar resultados e melhorias que vão de encontro às necessidades e requisitos dos clientes, num curto espaço de tempo, a um custo reduzido. Seleção, priorização e acompanhamento do projeto: A seleção e a prioridade dos projetos Seis Sigma é definida essencialmente no sentido de maximizar os benefícios financeiros para a organização. Os projetos devem ser selecionados de acordo com as metas e objetivos de negócio da organização, e devem conter a definição dos limites de atuação, para que toda a equipa esteja de acordo com o foco e o rumo a ser seguido.
Implementação de um Projeto de Melhoria suportado na metodologia Seis Sigma numa empresa de garrafas de gás 22 3. APRESENTAÇÃO DA EMPRESA O presente projeto de dissertação foi desenvolvido na Amtrol-Alfa, S.A. Metalomecânica, S.A. Neste capítulo apresenta-se informação relevante referente à empresa, como a sua história, as diferentes unidades fabris e as distintas famílias de produtos. 3.1. A Amtrol-Alfa, S.A. A Amtrol-Alfa, S.A. é uma empresa do setor da metalomecânica, direcionada para a conceção, produção e comercialização de garrafas de aço soldadas para GPL, gases refrigerantes e gases técnicos. Destaca-se não só pela qualidade, grande capacidade de produção e curtos prazos de entrega, mas também pela inovação. A empresa aposta no estudo e na implementação de novas tecnologias e materiais, com o fim de conseguir produzir garrafas com um elevado desempenho e superar as expectativas dos seus clientes. Na Figura 10 é possível observar o mais recente logótipo da empresa. Esta está situada no Lugar de Pontilhões, freguesia de Brito, concelho de Guimarães. Figura 10: Logótipo da Amtrol-Alfa, S.A. Retirado da plataforma interna da Amtrol-Alfa, S.A. A empresa iniciou a sua atividade em 1962, com a denominação social Petróleo Mecânica Alfa, S.A., dedicando-se à produção de bombas auto-medidoras de combustíveis líquidos Alfa-Schwelm. Em 1990, a Comanor (Companhia de Manufaturas Metálicas do Norte) adquire a Petróleo Mecânica Alfa, criando-se assim a maior produtora nacional de garrafas de gás, a Alfa-Comanor. Em 1997, o grupo Alfa-Comanor foi adquirido pela empresa norte americana Amtrol Incorporated, passando a designar-se, a partir dessa data, por Amtrol-Alfa, S.A. Em 1998 arrancou com uma nova unidade fabril dedicada ao fabrico de garrafas descartáveis para gases técnicos. Em 2005 abriu uma nova unidade dedicada ao fabrico de reservatórios sob pressão com enrolamento filamentar de materiais compósitos termoplásticos, as garrafas Comet . Em 2007 desenvolveram-se as garrafas Extra-Light (também conhecidas por X-Lite ) e em 2011 iniciou o fabrico de um produto inovador, as garrafas de alta pressão. Em 2017, o grupo Amtrol Incorporated foi adquirido pelo grupo norte americano Worthington
Capítulo 3. Apresentação da Empresa 23 Industries, líder mundial no processamento diversificado de metais. Entre outras competências, a Worthington Industries é o principal transformador de aço com valor acrescentado da América do Norte e líder global na produção de reservatórios de pressão para gás industrial e aplicações criogênicas, armazenamento de gás natural comprimido (CNG 8 ) e gás natural liquefeito (LNG 9 ). Destaca-se também no transporte e armazenamento criogênico, tanques de combustível alternativo, equipamentos associados à utilização de gás e petróleo, e produtos de consumo incluindo tochas manuais e acessórios, e kits de hélio para balões. A Política de Gestão e a Política da Qualidade da empresa encontram-se no Anexo I. No Anexo II, encontra-se explicada a estrutura organizacional da empresa. 3.2. Complexo Industrial A empresa está instalada numa área de 79.194 m2, dispondo de uma área coberta de 29.705 m2, distribuída por cinco pavilhões fabris, um armazém de matérias-primas, um edifício para serviços administrativos e técnicos e dois edifícios de âmbito social, onde funcionam a cantina, os serviços de saúde e sala de formação. A Amtrol-Alfa, S.A. também possui uma estação de tratamento de águas residuais e um local onde armazena os resíduos químicos resultantes do processo de produção, para posterior recolha por uma empresa competente. Na Figura 11 é possível observar as instalações da Amtrol-Alfa, S.A. Figura 11: Instalações da Amtrol-Alfa, S.A., Brito, Portugal. Retirado da plataforma interna da Amtrol-Alfa, S.A. Os cinco pavilhões fabris existentes contam, ao todo, com seis unidades fabris. Estas unidades dedicam-se à produção de diferentes produtos, que a empresa utiliza e consome internamente. Possui um sistema de alimentação interno, isto é, os produtos produzidos numa das fábricas são utilizados para alimentar a produção nas restantes. 8 Da expressão anglo-saxónica Compressed Natural Gas 9 Da expressão anglo-saxónica Liquified Natural Gas
Capítulo 3. Apresentação da Empresa 24 Cada fábrica é responsável pela produção de diferentes tipos de produtos. A planta geral da empresa é apresentada na Figura 12. Figura 12: Planta geral da Amtrol-Alfa, S.A. Retirado da plataforma interna da Amtrol-Alfa, S.A. De seguida apresenta-se cada fábrica: Fábrica 1: Processo Corte de Chapa; Fabrico de Acessórios; Linha de Montagem de garrafas de três peças; Linha de Montagem de garrafas de duas peças; Linha de Acabamento. Fábrica 2: Linha de Montagem e Linha de Acabamento de garrafas de duas peças; Fábrica 3: Linha de Montagem e Linha de Acabamento de garrafas descartáveis; Fabrico de liner’s para a Fábrica 4; Fábrica 4: Linha de Enrolamento e Linha de Acabamento de garrafas Comet ; Fábrica 5: Linha de Enrolamento e Linha de Acabamento de garrafas de alta pressão; Fábrica 6: Linha de Montagem e Acabamento de garrafas X-Lite ; Fabrico de liner’s para as Fábricas 5 e 6. 3.3. Família de produtos Amtrol-Alfa, S.A. A Amtrol-Alfa, S.A. segue uma filosofia baseada na constante inovação, focada na conceção de produtos inovadores, diferenciados e personalizados, com o objetivo de satisfazer as necessidades e superar as expectativas dos seus clientes. De uma maneira resumida, a gama de produtos da Amtrol-Alfa, S.A. pode ser dividida em cinco tipos, diferenciando-se, entre eles, pela sua geometria, finalidade e composição: 1. Garrafas retornáveis ou garrafas tradicionais; 2. Garrafas descartáveis; 3. Garrafas Comet ; 4. Garrafas de alta pressão; 5. Garrafas X-Lite .
Capítulo 3. Apresentação da Empresa 25 De seguida apresenta-se cada tipo de produto produzido na Amtrol-Alfa, S.A. 3.3.1. Garrafas retornáveis ou tradicionais As garrafas retornáveis, também conhecidas como garrafas tradicionais, são garrafas de aço soldadas transportáveis e recarregáveis. São as garrafas de utilização mais comum e podem ter uma capacidade compreendida entre três e cento e trinta e quatro litros. Estas podem ser divididas em dois tipos: garrafas retornáveis de duas peças (Figura 13 – (a)) e garrafas retornáveis de três peças (Figura 13 – (b)). Figura 13: Modelos de garrafas de gás retornáveis. Retirado da plataforma interna da Amtrol-Alfa, S.A. 3.3.2. Garrafas descartáveis As garrafas soldadas de aço descartáveis permitem o armazenamento de gases refrigerantes, hélio e material adesivo. Têm inúmeras utilizações diferentes, tais como, o enchimento de balões de hélio, o carregamento de ar condicionado, equipamentos médicos, entre outros. Tal como o nome indica, este tipo de garrafas só pode ser utilizado uma vez. Estas são equipadas com um tipo de válvula específica, munidas de um mecanismo preparado para não permitir o reenchimento, que preserva ao mesmo tempo a integridade do produto. Um disco de segurança é soldado à coquilha superior, como mecanismo adicional de segurança, que abre em caso de auqmento de pressão, o que evita a rotura da garrafa. Na Figura 14 é possível observar um exemplo de uma garrafa de gás descartável, fabricada para armazenar gás hélio, para o enchimento de balões. (b) Garrafa retornável de três peças (a) Garrafa retornável de duas peças (a) Garrafa retornável de duas peças (b) Garrafa retornável de duas peças (c) (b) Garrafa retornável de duas peças
Capítulo 3. Apresentação da Empresa 26 Figura 14: Modelo de garrafa de gás descartável. Retirado da plataforma interna da Amtrol-Alfa, S.A. 3.3.3. Garrafas Comet As garrafas de aço Comet , abreviatura de Composite Metal Cylinder , são garrafas híbridas, desenvolvidas com o objetivo de reduzir o seu peso sem comprometer a sua capacidade, resistência e segurança. À família deste tipo de garrafas pertence o modelo Pluma, da Galp Gás (Figura 15 – (a)), e o modelo K6, da Repsol (Figura 15 – (b)). O corpo deste tipo de garrafas é equivalente ao das garrafas tradicionais, mas produzido com um aço mais fino. Figura 15: Modelos de garrafas de gás Comet . Retirado da plataforma interna da Amtrol-Alfa, S.A. O conceito de garrafa híbrida advém do facto de o corpo ser enrolado através de um processo automatizado em fibra de vidro. Esta compartilha com o liner metálico a resistência da garrafa e reduz o peso da mesma. Este tipo de fibra compósita apresenta uma baixa condutividade térmica, o que se reflete nas perdas térmicas reduzidas, funcionando como um isolante térmico. Posteriormente, o corpo da garrafa enrolado é inserido no interior de um invólucro de plástico de duas partes, designado por jacket , em que a parte inferior contém um padding de amortecimento no seu (b) Modelo K6, da Repsol (a) Modelo Pluma, da Galp Gás
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 33 4.1.1. Descrição do produto: Garrafa retornável e seus componentes Nas fábricas onde decorreu o projeto que deu origem a esta dissertação, Fábrica 1 e Fábrica 2, a produção de garrafas de gás restringe-se a garrafas retornáveis de três e de duas peças, para GPL, gases técnicos e gases refrigerantes. Uma garrafa de gás retornável é uma garrafa de aço soldada, transportável e recarregável. Esta é constituída por dois elementos principais -- liner e bolacha -- e por três acessórios -- válvula, gola e pé. A Figura 22 identifica os diferentes componentes de uma garrafa retornável, segundo a terminologia utilizada na empresa, baseada na Noma ISO 10286 (2015): Gas Cylinders – Terminology . Figura 22: Componentes de uma garrafa de gás retornável de três e duas peças. Retirado da plataforma interna da Amtrol-Alfa, S.A. A Norma ISO 10286 (2015) especifica a terminologia standard utilizada em garrafas de gás transportáveis de produtos perigosos, segundo a regulamentação definida pelo UN Model Regulations. Identificados os componentes, seguem-se as definições de cada um: Gola: acessório soldado à coquilha superior; tem como funções servir de pega para o transporte da garrafa e proteger a válvula contra danos. Bolacha: acessório soldado à coquilha superior; é o elemento utilizado como elo entre a válvula e a garrafa, sendo o interior da válvula roscado e cujo perfil varia consoante a aplicação (Figura 23). Figura 23: Exemplo de um modelo de uma bolacha. Retirado da plataforma interna da Amtrol-Alfa, S.A. Gola Bolacha Coquilha superior Virola Coquilha inferior Pé (a) Garrafa retornável de três peças (b) Garrafa retornável de duas peças (d) Garrafa retornável de duas peças (e) Garrafa retornável de duas peças (f) (b) Garrafa retornável de duas peças
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 34 Liner : corpo da garrafa; pode ser constituído por duas ou por três peças, consoante a capacidade para a qual a garrafa é projetada; um corpo de duas peças é constituído por duas coquilhas -- superior e inferior; um corpo de três peças é constituído por duas coquilhas e pela virola. Pé: acessório soldado à coquilha inferior; tem como função dar estabilidade à garrafa. Válvula: acessório acoplado à bolacha por roscagem; tem como principal objetivo permitir, ou não, a libertação de gás no momento da utilização da garrafa (Figura 24); a parte inferior da válvula é roscada e o perfil de rosca vai ao encontro do perfil de rosca da bolacha. Figura 24: Exemplo de um modelo de uma válvula tipicamente utilizada em garrafas do tipo retornáveis. Retirado da plataforma interna da Amtrol-Alfa, S.A. 4.1.2. Descrição do problema Dentro do complexo industrial da Amtrol-Alfa, S.A., as garrafas retornáveis podem ser fabricadas na Fábrica 1 ou na Fábrica 2, dependendo das características do modelo da garrafa. A Fábrica 1 está equipada com uma Linha de Acabamento de garrafas de três e de duas peças, enquanto que a Fábrica 2 apenas está equipada com uma Linha de Acabamento de garrafas de duas peças. Na Linha de Acabamento, um dos processos principais é o de Montagem e Aperto da Válvula. Este processo é responsável pela ligação entre a garrafa e a válvula, através da bolacha. No posto de Montagem e Aperto da Válvula, a garrafa chega semiacabada -- com todas as operações de montagem (montada com os componentes liner , bolacha, gola e pé) e de pintura já realizadas. Nesta etapa é adicionada a válvula e, de seguida, esta é apertada através de um equipamento pneumático, designado por máquina de aperto. O efeito do aperto realizado é a roscagem da válvula na bolacha, de que resulta a garrafa acabada.
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 35 Para que seja possível executar o aperto, deve ser aplicada uma força à válvula, por intermédio da máquina de aperto, com um binário de aperto especificado. Esta força provoca a rotação da válvula em torno de um eixo, o que permite a roscagem deste acessório à bolacha. O binário de aperto é a força limite com que o aperto da válvula deve ser executado, num determinado deslocamento. Representa um requisito normativo, cuja especificação deve garantir a correta execução do aperto da válvula, sem danificar nenhum componente e de forma a garantir a estanquidade do gás. De modo a garantir a estanquidade do gás e a conformidade do binário, as garrafas acabadas passam por dois processos de controlo de qualidade, designados por Ensaio de Fugacidade e Validação do Binário. O processo Validação do Binário consiste na medição do binário de aperto por amostragem do lote concluído. É um processo executado manualmente, pelo que exige a presença de um operador e a utilização de um instrumento de medição calibrado e indicado para o efeito desejado, designado por chave dinamométrica. É realizado em duas fases: • Primeira fase: efetuada logo após a conclusão do fabrico, designada neste trabalho por Momento 0 horas; • Segunda fase: realizada 48 horas após a conclusão do fabrico, designada neste trabalho por Momento 48 horas. O objetivo da medição do binário em duas fases é garantir que, durante o período em que as garrafas se encontram nas instalações da empresa, antes de serem expedidas para o cliente (período entre 48 e 72 horas após a conclusão do fabrico), o mesmo se manteve estável e o lote cumpre com os requisitos impostos pelo cliente e pela regulamentação normativa aplicada. O problema identificado incide sobre a diminuição do binário de aperto, verificada durante a segunda fase do processo de Validação do Binário. No âmbito da sua descrição, considera-se defeito quando o valor de binário obtido da medição com chave está abaixo do limite inferior de especificação (LIE), que se traduz numa não conformidade, segundo os requisitos impostos. Para definir o problema de forma mais organizada utilizou-se a ferramenta 5W2H, como se pode observar na Figura 25.
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 36 Figura 25: Descrição do Problema, com recurso à ferramenta 5W2H. Adaptação própria. O projeto incidirá apenas sobre a problemática da diminuição do binário de aperto, que consiste na medição de valores no processo Validação do Binário, 48 horas após a conclusão do fabrico dos lotes inferiores ao valor nominal e, em casos de defeito, inferiores ao limite inferior de especificação. Pág 1/1 Why Who Explicação do problema A diminuição do binário é um problema quando o valor obtido na medição com chave no processo Validação do Binário é abaixo do limite inferior de especificação. Pode causar problemas como: (i) desaperto da válvula; (ii) fugas; (iii) insatisfação do cliente; (iv) custos da não qualidade associados ao retrabalho das unidades; entre outros. QA - Qualidade e Ambiente Com quem aconteceu? (i) lotes do Modelo A, fabricados para o Cliente A; (ii) lotes do Modelo B, fabricados para Cliente B. Com quem não aconteceu? Restantes modelos fabricados pela empresa. Descrição do Problema How Como é que o porblema é detetado? 2H Implementação de um Projeto de Melhoria suportado na metodologia Seis Sigma numa empresa de garrafas de gás 5W What Qual é o problema? O problema identificado incide sobre a diminuição do binário de aperto para valores abaixo do limite inferior de especificação (LIE). O que aconteceu? Retrabalho de todas as unidades. O que não aconteceu? (i) fugas pela união roscada, durante ensaio de fugacidade efetuado às garrafas de gás; (ii) valores fora dos limites de especificação na primeira fase do processo Validação do Binário. Where Qual parte, produto, processo ou serviço está envolvido? (i) bolacha e válvula; (ii) garrafas retornáveis; (iii) processo Montagem e Aperto da Válvula; (iv) processo Limpeza Passa Macho; (v) processo de controlo de qualidade (Ensaio de Fugacidade e Validação do Binário). Este problema é detetado na área de produção, durante a segunda fase do processo Validação do Binário. How much (i) 5 lotes do Modelo A (500 unidades cada lote); (ii) 3 lotes do Modelo B (980 unidades cada lote). Em quantas unidades foi detetado o problema? When Quando é que ocorreu? No período entre o momento de conclusão do fabrico (Momento 0 horas) e a validação do binário por amostragem, 48 horas depois (Momento 48 horas). Quando é que não ocorreu? (i) após o processo de retrabalho das unidades; (ii) quando inspecionadas pelo cliente no momento de receção; (iii) quando as garrafas estão no mercado.
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 37 4.1.3. Estratificação do problema Os modelos de garrafa de gás produzidos na Amtrol-Alfa, S.A. diferem de cliente para cliente. Isto significa que cada modelo de garrafa possui características distintas e individuais. Quando um modelo de garrafa é projetado, é da responsabilidade do Departamento de Engenharia de Produto o desenvolvimento do Processo de Fabrico do Produto (PFP). Este consiste num documento onde estão descritas todas as informações relativas à produção da encomenda, como o nome do cliente, os materiais necessários à produção, os desenhos técnicos de cada componente e respetivas dimensões, entre outras informações. É o documento que serve de base ao processo produtivo, à logística e à expedição das garrafas de gás para o cliente. Quando finalizado, este é disponibilizado na plataforma interna da empresa para facilitar o acesso e a consulta de todos os colaboradores, salvaguardando-se a não existência de ambiguidades sobre o produto. É no PFP que está indicado qual o valor do binário de aperto que deve ser aplicado. Este valor é definido em Newton-metro (N.m) e pode ser descrito de duas formas: • Valor nominal com uma tolerância associada, por exemplo, 100±10 N.m. Isto significa que o binário a ser aplicado no aperto deve ser de 100 N.m, com uma tolerância compreendida entre os 90 N.m e os 110 N.m. • Valor mínimo mais uma referência de posição, por exemplo, 100 N.m + direita. Isto significa que o binário a ser aplicado deve ser, no mínimo, de 100 N.m e que, quando este valor é atingido se deve continuar o aperto até a abertura da válvula estar apontada para o lado direito do operador. Para a definição do valor de binário a ser aplicado no aperto, deve-se ter em consideração dois parâmetros do modelo de garrafa, nomeadamente, a qualidade do material e o tipo de rosca da válvula e da bolacha. Mais ainda, deve-se considerar o que está definido na regulamentação normativa aplicada: • Segundo a Norma ISO 13341:2010 – Gas Cylinders – Fitting of Valves to Gas Cylinders , para uma rosca 25E o valor mínimo a ser aplicado deve ser de 110 N.m e o valor máximo 250 N.m. • A gama de valores para uma rosca ¾ 14’’ NGT é definida pela empresa, segundo as diretivas da Norma CGA V-1:2005 – Standard for Compressed Gas Cylinders Valve Outlet and Inlet Connections . O intervalo definido é de 110 N.m, mínimo, e de 300 N.m, máximo. No PFP está ainda definido o tipo de material vedante que deve ser aplicado na válvula antes do aperto. O vedante é um produto cujo objetivo de aplicação na válvula é facilitar o aperto e prevenir micro fugas. Este varia consoante o tipo de gás para o qual a garrafa é projetada.
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 38 Outra informação descrita no PFP relevante para o processo é o método que deve ser seguido na aplicação do material vedante. Este pode ser definido pelo cliente como um requisito ou pode remeter para o procedimento definido internamente pela empresa. Através da análise da Tabela 2 é possível compreender, para os dois modelos em análise, todas estas informações, retiradas dos respetivos PFP. A Tabela 2 faz referência a outras características importantes de cada modelo, como a qualidade do aço e a espessura do disco da chapa da coquilha superior, uma vez que é o elemento em contacto com a bolacha. Ainda na Tabela 2 é possível ver se os parâmetros definidos são requisitos impostos pelo cliente ou definidos pela empresa. Tabela 2: Estratificação do Problema. Modelo A Modelo B Informação Tipo de requisito Informação Tipo de requisito Características do Produto: Tipo Retornável de 3 peças Cliente Retornável de 2 peças Cliente Qualidade do aço P265NB Empresa P310NB Empresa Espessura do disco de chapa (mm) 2,45 Empresa 2,25 Empresa Características da Bolacha: Tipo (código interno) BLM085 Empresa BLM145 Empresa Qualidade do aço C22E Cliente C22E Cliente Tipo de rosca 25E Cliente ¾ 14’’ NGT Cliente Características da Válvula: Qualidade do material Latão niquelado Cliente Latão Cliente Tipo de rosca 25E Cliente ¾ 14’’ NGT Cliente Características do Processo de Montagem e Aperto da Válvula: Binário (N.m) 160±20 Cliente 170±20 Cliente Material Vedante Fita Teflon 12 mm x 0,1 mm Cliente Plastinol Nural 14 Cliente Método de trabalho Procedimento específico Cliente Procedimento interno Empresa Fabrico: Fábrica 1 Empresa 2 Empresa Turno 1º Empresa 1º Empresa Nota. Adaptação própria. De forma a compreender melhor as características dos tipos de rosca dos modelos em análise, procedeu-se ao estudo dos perfis, apresentado no Anexo III. No Anexo IV faz-se referência às características químicas e físicas dos materiais vedantes referidos.
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 39 4.1.4. Localização do problema De forma a validar o problema relativamente à sua localização, recorreu-se ao diagrama SIPOC, Figura 26, onde é possível obter uma visão de alto nível do processo de Montagem e Aperto da Válvula. Através deste diagrama é possível identificar as etapas do processo, as principais entradas e saídas e os principais fornecedores e clientes, relevantes para o processo e para a problemática em estudo. Este diagrama é aplicado para as linhas de acabamento de ambas as fábricas, uma vez que o processo de Montagem e Aperto da Válvula é executado de forma idêntica. Através da análise do SIPOC desenvolvido é possível identificar blocos destacados com diferentes cores. As etapas destacadas com a cor azul referem-se às etapas do processo de Montagem e Aperto da Válvula. Como complemento, considerou-se importante perceber, de um modo geral, os processos inerentes à Linha de Acabamento com relevância no processo de Montagem e Aperto da Válvula, de forma a incluir o que vem a montante e a jusante deste processo. Assim, o bloco representado com cor vermelha faz referência a um processo anterior, Processo Limpeza Passa Macho, que representa uma etapa crítica para que o aperto da válvula seja executado sem qualquer inconveniente. Os blocos destacados a verde referem-se aos dois processos de controlo de qualidade, responsáveis por garantir a estanquidade do gás e a conformidade do valor do binário. Ainda no diagrama da Figura 26 é possível observar duas colunas destacadas a cinzento. Estas colunas fazem referência a que requisitos as entradas e as saídas de cada etapa do processo devem obedecer.
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 40 Figura 26: Diagrama SIPOC. Adaptação própria. Nota. Bloco de cor vermelha – Processo Limpeza Passa Macho; Blocos cor azul – Processo Montagem e Aperto da Válvula; Blocos cor verde – Processos de Controlo de Qualidade, nomeadamente Ensaio de Fugacidade e Validação do Binário. SI P O C Fornecedores ( Suppliers ) Entradas ( Input ) Processo ( Process ) Saídas ( Output ) Clientes ( Customer ) Fornecedor externo Macho limpeza Material aprovado no processo de inspeção de receção. Processo de Montagem Garrafa semicabada - com bolacha soldada Garrafa aprovada por inspeção de qualidade na linha de montagem. Amtrol-Alfa Operador - Formação; - Utilização dos EPI's; - Presente os conceitos de segurança e qualidade. Cliente A Válvula com rosca 25E Material aprovado no processo de inspeção de receção Cliente B Válvula com rosca 3/4 14'' NGT Material aprovado no processo de inspeção de receção Fornecedor externo Fita Teflon 12 mm x 0.1 mm Instrução específica externa Fornecedor externo Massa Plastinol Nural 14 Instrução específica interna Amtrol-Alfa Operador - Formação; - Utilização dos EPI's; - Presente os conceitos de segurança e qualidade. Etapa Aplicação do material vedante Válvula com material vedante aplicado Processo Limpeza da rosca Garrafa com rosca limpa Amtrol-Alfa Operador - Formação; - Utilização dos EPI's; - Presente os conceitos de segurança e qualidade. Etapa Apontamento manual da válvula Garrafa com válvula apontada - Máquina de aperto regulada corretamente, segundo instrução específica; Valor de binário de aperto final, Bfm , estar de acordo com o valor de binário obtido com chave. Amtrol-Alfa Operador - Formação; - Utilização dos EPI's; - Presente os conceitos de segurança e qualidade. Deve-se verificar a integridade dos componentes. Pressurização da garrafa segundo o descrito da norma de construção aplicada. Estabilizar o banho de água para mergulhar a garrafa pressurizada Amtrol-Alfa Operador - Formação; - Utilização dos EPI's; - Presente os conceitos de segurança e qualidade. Processo Ensaio de Fugacidade Garrafa inspecionada Calibração dentro da validade Garrafa inspecionada Fornecedor externo Chave dinamométrica Chave dinamométrica calibrada Amtrol-Alfa Operador - Formação; - Utilização dos EPI's; - Presente os conceitos de segurança e qualidade. Valor de binário de aperto registado deve estar de acordo com o especificado. Registo dos valores de binário de aperto, no Relatório de Controlo de Produto. Amtrol-Alfa Clientes Aplicação do material vedante Válvula com material vedante aplicado Material vedante aplicado segundo a instrução específica aplicada. Apontamento manual da válvula Garrafa com válvula colocada Válvula estável, sem correr o risco de cair. Aperto da válvula Garrafa acabada Validação do Binário Não se verificar a existência de bolhas na área envolvente da união roscada. Etapa Aperto da Válvula Garrafa acabada Ensaio de Fugacidade Garrafa inspecionada Requisitos de entrada Requisitos de saída Limpeza da rosca Garrafa com rosca limpa Não se deve verificar sujidade, irregularidades, qualquer resíduo de vedante, pintura ou outros contaminantes.
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 41 4.1.5. Análise do histórico dos lotes: análise exploratória de dados Primeiramente, procurou-se perceber quando é que o problema surgiu e em quantos lotes. Relativamente ao Modelo A, esta situação verificou-se em cinco lotes produzidos para o Cliente A, entre 2017 e 2018 -- designados neste projeto por Lote 1A, Lote 2A, Lote 3A, Lote 4A e Lote 5A; relativamente ao Modelo B, a diminuição de binário foi registada em três lotes, fabricados para o Cliente B durante o ano 2018 -- designados neste projeto por Lote 1B, Lote 2B e Lote 3B. Numa análise primária da situação, recorreu-se à consulta do Relatório de Controlo de Produto, documento publicado na plataforma interna da empresa onde estão registadas todas as informações relativas ao controlo de qualidade de cada lote produzido, de forma a extrair os dados dos valores de binário medidos no processo Validação do Binário. Como os lotes são verificados por amostragem, do Relatório de Controlo de Produto de cada lote apenas foi possível extrair os dados relativos às unidades submetidas à inspeção de validação. No caso do Modelo A, o total de unidades fabricadas, em todos os lotes, é igual a 500, mas apenas foram inspecionadas 125; no caso do Modelo B, o total de unidades fabricadas é igual a 980, tendo sido inspecionadas 250. De notar que a quantidade de unidades que devem ser retiradas por amostragem para o processo de Validação do Binário está definida internamente na instrução do Plano de Controlo de Qualidade, baseada na norma de construção que é aplicada no fabrico da garrafa. 4.1.5.1. Caracterização das amostras Na Tabela 3 encontram-se algumas características amostrais obtidas para os lotes dos modelos em estudo. Da análise da Tabela 3 pode-se verificar que os valores de binário do Lote 1A variam entre 141 N.m e 174 N.m, no Momento 0 horas, e entre 125 N.m e 154 N.m, no Momento 48 horas. De acordo com a especificação de binário estabelecida para o Modelo A -- 160±20 N.m --, no Momento 48 horas o Lote 1A apresenta valores abaixo do limite inferior de especificação (LIE = 140 N.m). O mesmo se verifica no Lote 2A, cujos valores de binário variam entre 143 N.m e 179 N.m, no Momento 0 horas, e entre 125 N.m e 160 N.m, no Momento 48 horas; No Lote 3A, os valores de binário variam entre 145 N.m e 179 N.m, no Momento 0 horas, e entre 118 N.m e 153 N.m, no Momento 48 horas; No Lote 4A, os valores de binário variam entre 147 N.m e 179 N.m, no Momento 0 horas, e entre 119 N.m e 151 N.m, no Momento 48 horas; No Lote 5A, os valores de binário variam entre 158 N.m e 180 N.m, no Momento 0 horas, e entre 132 N.m e 161 N.m, no Momento 48 horas.
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 42 Tabela 3: Caracterização das amostras. Lotes Momento Média Desvio Padrão Mediana 1º Quartil 3º Quartil Mínimo Máximo Modelo A 1A 0 horas 151 7,32 150 146 155 141 174 48 horas 133 6,36 131 128 136 125 154 2A 0 horas 162 8,89 163 156 170 143 179 48 horas 141 8,53 143 137 147 125 160 3A 0 horas 160 8,90 139 153 168 145 179 48 horas 133 8,79 133 127 139 118 153 4A 0 horas 164 7,19 166 159 169 147 179 48 horas 136 7,41 136 142 141 119 151 5A 0 horas 171 4,97 171 168 175 158 180 48 horas 145 5,74 145 142 150 132 161 Modelo B 1B 0 horas 176 7,78 175 169 183 161 189 48 horas 151 8,05 149 145 157 137 172 2B 0 horas 180 6,89 181 174 186 165 190 48 horas 151 8,05 149 145 157 137 172 3B 0 horas 174 7,07 173 169 179 161 190 48 horas 163 8,12 163 159 169 143 179 Nota. Média, Desvio-padrão, Mediana, 1º e 3º Quartis, valor Mínimo e valor Máximo obtidos dos valores de binário registados no processo de Validação do Binário dos Lotes do Modelo A e dos Lotes do Modelo B. Adaptação própria. No caso dos lotes do Modelo B, os valores de binário do Lote 1B variam entre 161 N.m e 189 N.m, no Momento 0 horas, e entre 137 N.m e 172 N.m, no Momento 48 horas. De acordo com a especificação de binário estabelecida para o Modelo B -- 170±20 N.m --, no Momento 48 horas o Lote 1B apresenta valores abaixo do limite inferior de especificação (LIE = 150 N.m). O mesmo se verifica no Lote 2B, cujos valores de binário variam entre 165 N.m e 190 N.m, no Momento 0 horas, e entre 137 N.m e 172 N.m, no Momento 48 horas; No Lote 3B, os valores de binário variam entre 161 N.m e 190 N.m, no Momento 0 horas, e entre 143 N.m e 179 N.m, no Momento 48 horas. Os diagramas boxplot das Figuras 27 e 28 representam, graficamente, a informação detalhada na Tabela 3. A análise dos diagramas boxplot permite comparar os valores de binário medidos nos dois momentos de medição para cada lote. Pode-se verificar a problemática em estudo, pois é possível observar que os valores de binário medidos no Momento 48 horas são inferiores aos valores medidos no Momento 0 horas. Mais ainda, é possível concluir que existem valores abaixo dos limites inferiores de especificação (LIE).
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 49 que exige um operador. Para que o processo seja uniforme, o procedimento de aplicação é normalizado e está descrito numa instrução específica, acessível a todos os colaboradores da empresa. Dependendo do tipo de vedante a ser aplicado, esta etapa pode ser executada fora da linha, em paralelo com os restantes processos -- no caso da Fita Teflon --, ou imediatamente antes da válvula ser apontada -- no caso da massa Nural 14. No caso de válvulas com Fita Teflon aplicada, estas são colocadas em containers e encaminhadas para o posto da etapa seguinte; no caso de válvulas aplicadas com Nural, estas são diretamente apontadas na garrafa após a aplicação. No posto Apontamento da Válvula (Figura 31 – (b)) é executada a montagem da válvula, que consiste em colocá-la no furo da coquilha superior da garrafa, em contacto com a bolacha. É uma ação executada manualmente, pelo que exige um operador. As garrafas seguem para o posto de Aperto da Válvula (Figura 31 – (c)). É nesta etapa que se realiza a roscagem da válvula, através da máquina de aperto (Figura 33). Apesar de o aperto ser automático, a máquina é manuseada por um operador por questões de segurança. Antes do aperto, a máquina deve ser regulada para o tipo de aperto desejado, de acordo com os parâmetros a seguir elencados: • Binário de referência, Bset (Figura 33 – (a)): corresponde ao valor nominal, ou valor mínimo, de especificação do binário de aperto da válvula; representa a força limite com que deve ser executado o aperto; a máquina pára quando o valor Bset é atingido. De notar que este valor é meramente indicativo, e pode ser alterado consoante as necessidades do processo. Figura 33: Máquina de Aperto. (a) Exemplo de introdução de um valor Bset (b) Exemplo de introdução dos valores de velocidade rápida e lenta
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 50 • Percentagem do binário: percentagem a partir da qual se dá a comutação da velocidade rápida para a velocidade lenta, tipificada entre 45% a 55% do valor Bset . • Velocidade rápida (Figura 33 – (b)): valor de velocidade, definido em rotações por minuto, com que é iniciado o aperto. • Velocidade lenta (Figura 33 – (b)): valor de velocidade, definido em rotações por minuto, para que a máquina comute quando a percentagem do binário é atingida. A máquina inicia o aperto com a velocidade rápida. Em função da força aplicada e da distância percorrida pela válvula (número de voltas a que a válvula é sujeita), a máquina calcula o binário com que está a ser efetuado o aperto -- parâmetro Bfm . Quando este valor atinge a percentagem de binário definida, a máquina comuta da velocidade rápida para a velocidade lenta. Quando o valor Bfm atinge o valor Bset , a máquina de aperto pára automaticamente e o aperto é concluído. Após o aperto, a máquina dá o parâmetro Bfm final, que corresponde ao valor de binário com que o aperto foi finalizado. Este deve ser igual, ou próximo, do valor Bset . Caso o valor Bfm dado pela máquina dispare para valores superiores ao valor Bset , pode ser um fator indicativo de deformação dos filetes de rosca, responsável pelo descontrolo do aperto da válvula. É ainda feita a medição com chave à primeira garrafa apertada, de modo a verificar a conformidade da chave dinamométrica com a máquina de aperto. Como a chave é um instrumento calibrado, caso o valor de binário dado pela chave não corresponda ao valor Bset definido e ao valor Bfm obtido, deve-se regular a máquina segundo o valor obtido pela chave, mesmo que isso signifique aumentar ou diminuir o valor Bset relativamente ao valor de especificação. Dado que o processo de Montagem e Aperto da Válvula deve garantir a estanquidade do gás, a conformidade com o valor de binário especificado e a integridade dos componentes envolvidos, após este processo são executados dois processos de controlo de qualidade, designados por Ensaio de Fugacidade e Validação do Binário: Ensaio de Fugacidade: o objetivo deste ensaio é o despiste de fugas pela união roscada. É uma inspeção feita a 100% 11 em que as garrafas são pressurizadas e mergulhadas num tanque com água (Figura 34). Através de controlo visual, é possível despistar o aparecimento de bolhas de ar na área envolvente da união roscada da válvula com a bolacha, que significam a existência de fuga; caso não seja detetada 11 Todas as unidades do lote são inspecionadas.
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 51 fuga, as garrafas seguem para o posto seguinte; caso seja detetada a existência de fuga, as garrafas são rejeitadas. Figura 34: Ensaio de Fugacidade (tanque com água onde as garrafas são mergulhadas Validação do Binário: consiste no processo de verificação manual do lote por amostragem, em duas fases, no momento de fabrico (Momento 0 horas) e 48 horas após a sua conclusão (Momento 48 horas). É importante para garantir que os valores estão conformes com o especificado. Nesta etapa é efetuada a medição manual do binário de aperto da válvula (Figura 35), com recurso a uma chave dinamométrica calibrada (Figura 35 – (a)). É um processo executado manualmente pelo que exige a presença de um operador (Figura 35 – (b)). Figura 35: Medição manual do binário de aperto . Na primeira fase de medição, os valores obtidos podem ser ligeiramente superiores aos valores dados pela máquina (parâmetro Bfm ). Isto acontece devido à força que é aplicada pelo operador no momento da medição através da chave, que pode provocar a rotação da válvula e a consequente subida do binário. (a) Chave dinamométrica (b) Medição manual do binário com chave (c)
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 52 Na segunda fase, os valores obtidos podem ser ligeiramente inferiores, devido à estabilização do aperto ao longo do tempo. Caso existam valores fora do especificado, quer na primeira fase do processo de validação quer na segunda, as garrafas são retrabalhadas. O processo de retrabalho consiste no desaperto da válvula, na substituição da válvula, e na repetição de todos os passos anteriormente descritos desde o processo Limpeza Passa Macho, à exceção do aperto que, em vez de ser feito na máquina, é feito manualmente com chave. Com o objetivo de compreender como está feita a alocação dos recursos ao longo do processo de Montagem e Aperto da válvula, foi realizado um Deployment Diagram , representado no Anexo VI, Figura 73. 4.2.2. Diagrama Fishbone Com intuito de identificar os possíveis fatores capazes de influenciar o processo de Montagem e Aperto da Válvula e, consequentemente, o binário de aperto, a equipa deslocou-se à Linha de Acabamento de ambas as fábricas para obter dados e discutir soluções à medida que os processos seguiam a sua normal ordem de trabalhos. Foi possível conversar também com os operadores de linha de cada etapa, com o objetivo de recolher a opinião dos mesmos sobre o problema, uma vez que trabalham direta e diariamente no processo. Posteriormente, a equipa reuniu-se novamente para avaliar a visita realizada e a informação recolhida. Através da realização de um exercício de brainstorming , onde cada membro destacou fatores com possível influência no binário de aperto, foi possível construir o diagrama Fishbone da Figura 36, onde cada fator foi alocado pelas seguintes categorias: medição, material, mão-de-obra, máquina, método e ambiente de trabalho.
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 53 Figura 36: Diagrama Fishbone . Adaptação própria. 4.2.3. Análise de Risco Após a conclusão do diagrama Fishbone , foi realizada uma análise dos potenciais riscos associados a cada etapa destacada no diagrama SIPOC construído (Figura 26). Para tal utilizou-se a ferramenta Potencial Problem Analysis (PPA). O objetivo foi priorizar os riscos identificados através do nível de risco dos potenciais problemas que podem advir de cada etapa e comprometer o binário de aperto. Como a equipa destacada para o projeto conta com membros que possuem o know-how do processo, a construção do PPA contou com a participação de todos os elementos. Os testemunhos dos colaboradores recolhidos durante as visitas às fábricas foram tidos em consideração como complemento para a construção do PPA. A Tabela 32, Anexo VII, descreve o PPA desenvolvido. Primeiramente, foram identificadas as atividades do processo, os problemas associados a cada etapa, as possíveis causas dos mesmos e os potenciais efeitos. Em seguida, a cada situação foi atribuído um grau de severidade (S) e outro de ocorrência (O), de modo a priorizar os riscos identificados por categorias. aperto Binário de Mão-de-obra Máquina Ambiente de trabalho Método Materiais Medição aceitável Calibração da chave dinamométrica não Macho de limpeza Material da válvula Temperatura da bolacha Tipo de rosca Teflon) Dimensão do material vedante (FIta material vedante (Nural 14) Alteração da composição química do dinamométrica Verificação do binário com chave Procedimento de limpeza da rosca aperto Especificação da velocidade de Especificação do binário Plano de manutenção máquina de aperto Procedimento de regulação da material vedante Procedimento de aplicação do Vibrações Ruído Humidade Temperatura elevada/baixa Variações de temperatura - trabalho Falta de organização da área de Verticalidade do macho de limpeza Posição da válvula Desgaste Falta de manutenção desajustado Valor de especificação do binário Valores de velocidade desajustados Fadiga específica Não cumprimento da instrução Falta de formação
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 54 Com o intuito de facilitar a atribuição de cada grau, foram elaboradas duas escalas. • Grau de Severidade (S): escala associada à consequência do risco. (1) Insignificante: não coloca em causa o desempenho do processo de Montagem e Aperto da Válvula. (2) Baixo: o processo pode ter falhas, mas não põe em causa o valor do binário, característica crítica para a satisfação do cliente. (3) Moderado: as falhas do processo são detetadas e corrigidas ainda na área de produção, sem gerar processo de retrabalho. (4) Grave: as falhas do processo são detetadas ainda na área de produção e corrigidas por processo de retrabalho. (5) Muito grave: as falhas do processo provocam dano na otimização do desempenho, conduzem ao incumprimento de requisitos legais e têm impacto na satisfação do cliente. • Grau de Ocorrência (O): associada à frequência com que o problema ocorre. (1) Muito baixa: uma vez em cada dois anos. (2) Baixa: uma vez por ano. (3) Média: ocorre mensalmente. (4) Alta: ocorre semanalmente. (5) Muito alta: ocorre diariamente. Após a atribuição de cada grau, o grau S foi multiplicado pelo grau O da situação correspondente, cujo resultado representa o nível do risco, fator designado por NR. De modo a priorizar cada nível obtido, utilizou-se a seguinte escala, de acordo com a Tabela 6. • Se 0<NR≤6, o risco é classificado como Menor e não é necessário desenvolver ações de controlo adicionais. Na Tabela 32 foi utilizada a cor verde para destacar este nível de risco. • Se 8<NR≤12, o risco é classificado como Moderado e recomenda-se o desenvolvimento e a implementação de ações que reduzam o valor do risco. Na Tabela 32 foi utilizada a cor amarela para destacar este nível de risco. • Se 15<NR≤25, o risco é classificado como Elevado e recomenda-se o desenvolvimento e a implementação urgentes de ações que minimizem o valor do risco. Na Tabela 32 foi utilizada a cor vermelha para destacar este nível de risco.
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 55 Tabela 6: Nível de risco. Nota. Frequênica de Ocorrência – refere-se ao Grau de Ocorrência; Gravidade de Ocorrência – refere-se ao Grau de Severidade. Adaptação própria. Por último, para cada situação de risco foi elaborado um plano de ação, onde foram identificadas ações preventivas e de contingência e ainda ações trigger para os problemas identificados. 4.3. Fase Analisar Na terceira fase do ciclo DMAIC, pretende-se analisar toda a informação recolhida sobre o processo em estudo e identificar as causas raiz com impacto no problema em questão. Este capítulo apresenta ainda as hipóteses formuladas pela equipa sobre como cada causa-raiz identificada pode estar relacionada com a problemática em estudo. 4.3.1. Matriz XY Atendendo à dimensão da lista dos fatores identificados no diagrama Fishbone e não sendo possível abordar todos durante o decorrer deste projeto, tornou-se fundamental selecionar aqueles com maior impacto no problema. Assim, a equipa elaborou uma Matriz XY, que se encontra no Anexo VIII, Tabela 33. Primeiramente, foram identificados os diferentes ouputs , com base nos requisitos de saída identificados previamente no diagrama SIPOC (Figura 26). Para cada output foi discutido um grau de importância, de modo a classificar quão crítico cada fator é para o cliente. A escala do grau de importância dos outputs foi definida pela equipa com os valores 4, 5, 8 e 9, sendo o nível mais baixo de importância o valor 4 e o nível máximo de importância o valor 9. Muito Baixa (1) Baixa (2) Média (3) Alta (4) Muito Alta (5) Insignificante (1) 1 2 3 4 5 Baixa (2) 2 4 6 8 10 Moderada (3) 3 6 9 12 15 Grave (4) 4 8 12 16 20 Muito Grave (5) 510 15 20 25 Frequência de Ocorrência Gravidade de Ocorrência
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 56 Em seguida, a cada fator identificado no diagrama Fishbone foi atribuído um grau de relevância, de modo a classificar o impacto que este tem em cada output identificado. A escala do grau de relevância foi definida com os valores 1, 3, 6 e 9, sendo à inexistência de relação atribuído o valor 1, a uma relação fraca o valor 3, a uma relação significante o valor 6 e a uma relação elevada o valor 9. Cada valor de relevância atribuído foi multiplicado pelo grau de importância correspondente, cujo resultado representa o peso de cada fator. De forma a organizar cada fator pelo respetivo peso calculado, selecionaram-se, através da regra de Pareto, os fatores que representam cerca de 80% da totalidade de cada peso calculado (Figura 37). Estes estão sublinhados a cor amarela na Tabela 33, Anexo VIII. Figura 37: Diagrama de Pareto. Obtido do software Minitab. Nota. Fatores – Descritos na Matriz XY, Tabela 33, Anexo VII; Peso – Retirado da Tabela 33, Anexo VII. 4.3.2. Causas-raiz De forma a identificar as causas-raiz com destaque na problemática em estudo, foi realizado um novo exercício de brainstorming , que contou com o envolvimento da equipa destacada para o projeto. Em primeiro lugar, as causas identificadas resultantes das análises feitas através da construção do PPA e da Matriz XY, quer durante o processo de recolha de dados quer nas entrevistas realizadas aos colaboradores, foram agrupadas em quatro grupos – equipamentos, materiais, mão-de-obra e método. De seguida, os membros da equipa foram convidados a pensar em causas que não estivessem descritas nos grupos construídos. Após discussão das ideias geradas, as causas identificadas foram acrescentadas aos grupos existentes. No final, foi desenvolvido um diagrama Mind Map , apresentado no
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 57 Anexo IX (Figura 74), de acordo com as categorias definidas. No centro do diagrama é destacado o processo de Montagem e Aperto da Válvula, onde se enquadra o problema em estudo. De forma a priorizar as causas identificadas no diagrama Mind Map , a equipa definiu uma escala com os valores 1, 2 e 3. O valor 3 foi atribuído a causas com prioridade baixa, o valor 2 a causas com prioridade média e o valor 1 a causas com prioridade elevada. 4.3.3. Observação do Processo. Com base nas causas identificadas com nível de prioridade 1 no Mind Map elaborado, procedeu-se à análise da situação atual desses fatores no processo de Montagem e Aperto da Válvula, uma vez que foi necessário compreender em que medida cada uma delas poderia, ou não, afetar a qualidade do aperto. Causa método: Especificação do binário e Especificação da velocidade Um dos pontos relevantes associado às causas analisadas era a especificação do binário de aperto. Este fator surgiu principalmente da opinião formada pela equipa que o binário de aperto definido para cada modelo era elevado, considerando o perfil de rosca das bolachas/válvulas em questão. Esta opinião foi defendida, porque é comum, em alguns fabricos de modelos com o mesmo tipo de rosca, o ajuste do parâmetro Bset por parte dos operadores para valores inferiores a 140 N.m, no caso da rosca 25E, e 150 N.m, no caso da rosca ¾ 14’’NGT, devido à possível gripagem dos filetes de rosca durante o aperto. Durante a conversa com o controlador de qualidade da Fábrica 1 e membro da equipa, percebeu-se que em situações onde acontece gripagem, procedia-se ao retrabalho e ao aperto das válvulas manualmente com chave, de forma a garantir o controlo do aperto. As garrafas dos modelos em questão foram apertadas com binários de 160 N.m (Modelo A, rosca 25E) e 170 N.m (Modelo B, rosca ¾ 14’’ NGT). No entanto, não existe registo, nos Relatórios de Controlo de Produto dos lotes em estudo, sobre o ajuste do parâmetro Bset . Em relação ao ponto de velocidade de aperto, verificou-se que, pela consulta da instrução específica aplicada à regulação da máquina, esta é definida entre 5/5 rotações por minuto e 7/5 rotações por minuto no caso de roscas 25E e entre 100/20 rotações por minuto e 120/20 rotações por minuto no caso de roscas ¾ 14’’NGT. As garrafas dos modelos em questão foram apertadas com velocidades de 7/5 rotações por minuto (Modelo A, rosca 25E) e 120/20 rotações por minuto (Modelo B, rosca ¾ 14’’ NGT). A equipa considera
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 58 que a velocidade de aperto definida pode não garantir o aperto, pois atinge mais depressa a percentagem de binário definida e o ponto de comutação de velocidade. Esta opinião está defendida nas notas inseridas nos relatórios de controlo de fabrico de modelos com perfis de rosca semelhantes, onde as velocidades eram ajustadas às velocidades mínimas pelos operadores. Após conversa com o operador responsável pelo posto de aperto da válvula, percebeu-se que este ajuste era feito para garantir que a comutação das velocidades fosse feita mais tarde, de forma a estabilizar o aperto. Causa método: Procedimento de Aplicação do Material Vedante No processo de Montagem e Aperto da Válvula, a etapa Aplicação do Material Vedante é normalizada, estando o seu procedimento descrito numa instrução específica, e disponibilizada na plataforma interna da empresa para consulta por parte de todos os colaboradores. Este procedimento está definido para a aplicação de vedantes do tipo massa --- como é o caso da massa Plastinol Nural 14, utilizada pelo Modelo B --, e segundo diferentes larguras da Fita Teflon -- utilizada pelo Modelo A. No caso do Modelo A, o procedimento de aplicação do vedante Fita Teflon representa um requisito de cliente, que difere do procedimento interno normalmente seguido pelos colaboradores. A esta causa pode ser associado o fator humano. Este é sempre importante nos sistemas de trabalho. Neste caso em concreto, acredita-se que o operador alocado no posto de aplicação do vedante tem formação e está familiarizado com o procedimento interno da empresa. Assim, é opinião da equipa que, em situações em que este modelo é fabricado, a mudança de procedimento pode, porventura, causar confusão do operador e dar margem para a existência de erros cometidos durante a aplicação. Após conversar com o operador do posto de aplicação do material vedante, percebeu-se que este se sente mais confortável com o procedimento definido pela empresa, pois afirma que é mais simples e intuitivo, para além de que é uma ação para a qual tem formação e está especializado. Após análise dos dois procedimentos, as diferenças verificaram-se nos seguintes pontos: • Sentido de aplicação: O procedimento interno começa com a aplicação no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio, enquanto que o procedimento externo inicia a aplicação no sentido dos ponteiros do relógio; • Número de camadas: no procedimento interno estão definidas quatro camadas e meia de fita, enquanto que no procedimento externo estão definidas apenas quatro; • Quantidade de informação: o procedimento interno está descrito numa instrução específica com três páginas, que contêm o fluxograma do procedimento e tabelas indicativas; o procedimento
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 65 Como se está perante uma situação em que o binário de aperto tem um valor nominal desejado, e como qualquer variação em torno do mesmo é considerada indesejada, a característica de resposta é do tipo nominal-é-melhor. 2) Identificação dos fatores de controlo Os fatores de controlo desta experiência são as possíveis causas-raiz identificadas previamente, aplicáveis ao Modelo A. Constituem parâmetros da máquina que podem ser alterados por um operador, estando estes relacionados com o processo e com o método de trabalho. Assim, a Tabela 8 resume os fatores de controlo considerados para a Experiência 1. Tabela 8: Fatores de controlo considerados na Experiência 1. Nome do fator Código do fator Descrição Unidade Especificação do binário A Define o valor introduzido na máquina de aperto, referência Bset. Newton-metro [N.m] Especificação da velocidade B Define a velocidade de aperto (rápida e lenta). Rotações por minuto [rot/min] Temperatura da bolacha C Define a temperatura a que, teoricamente, a bolacha se encontra no momento de aperto. Grau Celsius [oC] Largura da Fita Teflon D Define a largura da Fita Teflon utilizada. Milímetro [mm] Método de aplicação do material vedante E Define o método a ser seguido quando aplicado o material vedante. Não aplicado Nota. Adaptação própria. Os fatores de ruído influenciam a característica de reposta, mas não se conseguem reduzir ou eliminar de forma economicamente justificável (Fernandes & Sousa, 2014). Por exemplo, pequenas variações nas dimensões do perfil de rosca da válvula e a da bolacha, a humidade da área de trabalho, a existência de ruído, as vibrações, entre outras. Neste problema poderia estudar-se também a eventual existência, e respetivo efeito, de interações entre os fatores. No entanto, não havia forma de selecionar uma interação como sendo mais significativa que outra. Sendo baixa a expectativa da relevância destas interações e visto que o seu estudo aumentaria o número de experiências a realizar, estas não foram alvo de estudo.
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 66 3) Escolha dos níveis Foram definidos dois níveis para cada fator de controlo, apresentados na Tabela 9. Tabela 9: Níveis definidos para os fatores de controlo a considerar na Experiência 1. Nota. (a) Fita Teflon 19 mm x 0,1 mm; (b) Fita Teflon 12 mm x 0,1 mm; (c) Procedimento de aplicação interno (definido pela Amtrol-Alfa, S.A.); (d) Procedimento de aplicação externo (definido pelo cliente). Adaptação própria. De forma a interpretar a Tabela 9, por exemplo, no fator A, o nível 1 refere-se a um valor Bset de 140 N.m introduzido na máquina de aperto; no fator B, o nível 1 consiste em ajustar o parâmetro velocidade da máquina de aperto para 5/5 rotações por minuto; o fator C, nível 1, refere que, no momento de aperto, a bolacha deverá estar a uma temperatura igual ou inferior a 50ºC; o fator D, nível 2, refere que a Fita Teflon utilizada tem uma dimensão de 12 mm x 0,1 mm; no fator E, o nível 1 referese ao método de aplicação, que, neste caso, é o procedimento interno definido pela empresa. Uma vez que a experiência foi realizada em shop floor 12 , pressupôs-se que os fatores de ruído se manifestariam de forma aleatória durante a realização da experiência. A sua execução contou com o envolvimento da equipa definida para o projeto, de diferentes operadores e de componentes distintos provenientes de diversos fornecedores, pelo que não se forçou o valor de nenhum fator de ruído. 4) Seleção da matriz ortogonal – Plano de experiência Uma vez definidos os fatores de controlo e os níveis a considerar, a matriz ortogonal selecionada foi a matriz L8, uma vez que esta permite estudar até sete fatores com dois níveis, a realização de oito testes distintos (Fernandes & Sousa, 2014). Face a estes dados, a matriz ortogonal selecionada é a da Tabela 10. Para cada teste, a cada fator é atribuído o número 1 ou 2, conforme o nível considerado. Tabela 10: Plano de experiência a considerar na Experiência 1. 12 Chão de fábrica. Nome do fator Código do fator Níveis Código dos níveis 1º 2º 1º 2º Especificação do binário A 140 180 1 2 Especificação da velocidade B 5/5 7/5 1 2 Temperatura da bolacha C ≤ 50 ≥ 60 1 2 Largura da Fita Teflon D Tipo 1 (a) Tipo 2 (b) 1 2 Método de aplicação do material vedante E Procedimento 1 (c) Procedimento 2 (d) 1 2
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 67 Teste Bset (A) Velocidade (B) Temperatura (C) Largura (D) Método (E) 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 2 2 3 1 2 2 1 1 4 1 2 2 2 2 5 2 1 2 1 2 6 2 1 2 2 1 7 2 2 1 1 2 8 2 2 1 2 1 Nota. Bset – Corresponde ao Fator A, intitulado de Especificação do binário; Velocidade – Corresponde ao Fator B, intitulado de Especificação da velocidade; Temperatura – Corresponde ao Fator C, intitulado de Temperatura da bolacha; Largura – Corresponde ao Fator D, intitulado de Largura da Fita Teflon; Método – Corresponde ao Fator E, intitulado por Método de aplicação do material vedante. Adaptação própria. 5) Realização da experiência Após gerar o plano de experiência, e dado o número de garrafas e válvulas disponíveis com as características pretendidas (um total de cinquenta garrafas e setenta válvulas), a equipa decidiu realizar cinco repetições por teste, que contaram com a utilização de um total de quarenta e cinco garrafas e quarenta e cinco válvulas, visando já a Etapa 7 (Teste de Confirmação) da experiência. A experiência foi realizada considerando que o instrumento de medição (chave dinamométrica) teria capacidade para medir o processo, que a máquina de aperto estaria em condições normais e que os operadores estariam a laborar de forma estável. Se estas condições não fossem verificadas, os resultados poderiam ter sido influenciados por algum tipo de enviesamento. De seguida apresenta-se cada fase de execução da experiência. i) Fase 1: Seleção das garrafas e válvulas Dentro do conjunto de garrafas previamente fabricadas e armazenadas em stock , selecionou-se o modelo mais semelhante ao modelo em análise. Os critérios de seleção foram o tipo de produto, o modelo da bolacha, a qualidade de aço e a espessura do disco de chapa, de acordo com a Tabela 2. Após a seleção do modelo em stock mais adequado, todas as garrafas foram submetidas a um controlo de qualidade para avaliar o estado da rosca das bolachas. Para tal, foram utilizados dois calibres – liso e roscado (Figura 38 – (a)), para avaliar a conicidade e a conformidade da rosca relativamente à especificação técnica, respetivamente. Todas as garrafas passaram no teste realizado. O mesmo procedimento foi aplicado à escolha do modelo de válvula. Neste caso, os critérios de seleção foram o perfil de rosca e o material. Como controlo de qualidade, procedeu-se também à avaliação da conicidade e da conformidade das válvulas. Para tal, foram selecionadas oito válvulas, de
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 68 forma aleatória, e utilizou-se o projetor de perfis do Laboratório de Metrologia e Ensaios. Verificou-se que as válvulas estavam em condições aceitáveis. ii) Fase 2: Identificação das garrafas e das válvulas De modo a organizar a experiência, recorreu-se à identificação das garrafas e das válvulas selecionadas. As garrafas foram identificadas com os números de 1 a 40, de modo a atribuir um número de série a cada uma. Para a identificação das válvulas, e tendo em conta os fatores de controlo D, Largura da Fita Teflon, e E, Método de aplicação do material vedante, procedeu-se à separação das válvulas por conjuntos, de acordo com o nível destes fatores. As válvulas foram agrupadas em quatro conjuntos distintos e identificadas com um código. Os conjuntos foram organizados segundo o tipo de Fita Teflon e o método de trabalho da seguinte forma: • Conjunto 1 (código identificativo: C1): Fita Teflon – tipo 1 e Procedimento 1; • Conjunto 2 (código identificativo: C2): Fita Teflon – tipo 1 e Procedimento 2; • Conjunto 3 (código identificativo: C3): Fita Teflon – tipo 2 e Procedimento 1; • Conjunto 4 (código identificativo: C4): Fita Teflon – tipo 2 e Procedimento 2. Mais ainda, as válvulas foram identificadas com a letra T, representativa de teste, e com o número do teste correspondente. De forma a interpretar o que foi feito, a Figura 40 apresenta uma das válvulas já com a respetiva identificação. Na imagem é possível ver que a válvula foi identificada com dois códigos distintos, nomeadamente, T1 e C1, o que significa que esta válvula corresponde ao Teste 1 e pertence ao Conjunto 1. Figura 40: Exemplo de identificação de uma válvula para a Experiência 1.
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 69 iii) Fase 3: Definição da ordem de execução da experiência O critério de decisão da ordem da experiência baseou-se nos níveis definidos para o fator C -- Temperatura da bolacha. Os primeiros testes realizados foram os testes com o fator C no nível 2, pelo que a ordem foi a seguinte: Teste 3 – Teste 4 – Teste 5 – Teste 6 – Teste 1 – Teste 2 – Teste 7 – Teste 8. iv) Fase 4: Execução da experiência Para além do autor e do membro da equipa Hélder Caldas, a realização da experiência contou com a participação de dez operadores da Linha de Acabamento da Fábrica 1. O fluxograma da Figura 41 apresenta as etapas seguidas nesta experiência, tornando mais intuitiva a explicação da mesma. Figura 41: Fluxograma da execução da Experiência 1. Adaptação própria. Como a Fita Teflon não perde propriedades quando exposta à temperatura ambiente, a aplicação do material vedante foi feita no dia anterior à realização da experiência. Este processo foi efetuado pelo operador do posto do processo Aplicação do Material Vedante da Linha de Acabamento da Fábrica 1. Para a realização desta etapa, o operador teve acesso às quatro caixas relativas aos quatro conjuntos de válvulas previamente separados. Cada caixa tinha ainda o rolo do tipo de Fita Teflon a ser utilizado e o procedimento a ser seguido. Após a aplicação do material vedante, as válvulas foram novamente divididas, desta vez por oito caixas distintas, de acordo com o teste a que se referiam. Estas foram colocadas no posto do processo Apontamento da Válvula pela ordem de execução definida na Fase 3. À entrada da estufa, antes do processo Tratamento Térmico, as garrafas foram penduradas nos pendurais do transportador aéreo, por ordem crescente do número de série com que previamente foram identificadas. Como as garrafas não foram fabricadas de raiz, estas já se encontravam pintadas, pelo que não foi possível submeter as garrafas novamente ao processo de Estufagem. Assim, para tentar manter as garrafas a uma temperatura elevada, após o Tratamento Térmico, as primeiras vinte garrafas
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 70 foram retiradas dos pendurais e transportadas diretamente para o posto Limpeza Passa Macho. As restantes vinte percorram o trajeto produtivo normal. Procedeu-se desta forma devido aos primeiros quatro testes a serem executados, com o fator C no nível 2, onde se pretende que a bolacha esteja à temperatura mais elevada possível no momento do aperto. Após o processo Limpeza Passa Macho, todas as garrafas foram inspecionadas de modo a despistar sujidade na rosca da válvula e outras irregularidades. Neste posto, foi ainda efetuado um controlo de qualidade semelhante ao efetuado na Fase 1 – voltou-se a verificar a conicidade e a conformidade da rosca das bolachas com recurso a dois calibres, para despistar a ovalização da bolacha. Juntamente com este procedimento foi ainda medida e registada a temperatura da bolacha. As primeiras vinte garrafas registaram uma temperatura compreendida entre os 60ºC e os 80ºC; as últimas vinte registaram uma temperatura entre os 30ºC e os 40ºC. Verificou-se, pela utilização dos calibres, a ovalização da bolacha das garrafas em teste, ovalização esta mais acentuada nas primeiras vinte garrafas testadas. De seguida, procedeu-se ao apontamento das válvulas e ao aperto das mesmas. No posto Aperto da Válvula, o autor trabalhou em conjunto com o operador do posto, de forma a garantir a regulação correta da máquina de aperto, conforme o teste a realizar. À medida que as válvulas foram apertadas, foi registado o valor Bfm dado pela máquina para cada garrafa. De forma a verificar a conformidade entre a chave dinamométrica e a máquina de aperto, verificou-se manualmente o binário da primeira garrafa de cada teste, de modo a confirmar que o valor medido pelo operador ia ao encontro do valor Bfm obtido e ao valor Bset definido. Após o aperto, foi realizado o Ensaio de Fugacidade às garrafas, para o despiste de fugas pela união roscada. Não se verificou a existência de fuga em nenhuma garrafa, pelo que se pode inferir que não ocorreu deformação dos filetes de rosca durante o aperto. Por fim, as garrafas foram colocadas em paletes para a posterior medição dos valores de binário. v) Fase 5: Medição do valor de binário de aperto Após a conclusão da experiência, procedeu-se ao processo Validação do Binário. As garrafas foram medidas manualmente pelo controlador da qualidade da Linha de Acabamento da Fábrica 1 e membro da equipa, com recurso a uma chave dinamométrica (Figura 42). Os valores foram registados e comparados com os valores Bfm dados pela máquina no momento do aperto. Verificou-se um aumento dos valores medidos com chave comparativamente aos valores Bfm registados – entre 10 N.m e 20 N.m. Esta diferença pode estar relacionada com a força que o operador
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 71 executa no processo de medição manual com chave, que provoca a ligeira rotação da válvula e o aumento do binário. Como nenhum valor disparou para valores de binário muito distantes, nem se verificaram fugas no Ensaio de Fugacidade, pode-se inferir que não houve deformação do corpo da válvula. Figura 42: Medição do binário com chave. Passadas 48 horas, procedeu-se novamente à medição dos valores de binário de aperto, com recurso ao mesmo operador e à mesma chave. As garrafas foram novamente medidas 1 mês após a conclusão da experiência. Os resultados obtidos nas medições efetuadas na experiência são apresentados na Tabela 11. Tabela 11: Resultados obtidos para o Planamento de Experiências – Experiência 1. Teste Momento 0 horas (N.m) Momento 48 horas (N.m) Momento 1 mês b1 b2 b3 b4 b5 B1 B2 B3 B4 B5 B1 B2 B3 B4 B5 1 155 159 152 153 155 164 160 159 167 167 157 162 145 160 161 2 153 157 157 160 158 147 144 149 149 147 144 142 149 145 144 3 157 152 153 160 156 163 158 184 156 166 156 154 156 162 160 4 153 154 158 156 157 145 145 140 148 146 132 136 132 136 138 5 181 189 183 185 186 188 180 170 169 177 179 179 179 176 179 6 187 180 183 183 181 177 170 168 164 155 176 177 171 179 179 7 183 183 187 185 180 163 181 166 164 179 179 184 175 178 185 8 188 182 184 182 185 184 172 171 172 170 183 187 187 171 183 Nota . Adaptação própria.
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 72 6) Análise dos resultados Na Tabela 12 é possível observar a caracterização das medições efetuadas. Tabela 12: Caracterização das medições da Experiência 1. Teste Momento Média Desvio Padrão Mediana 1º Quartil 3º Quartil Mínimo Máximo 1 0 horas 155 2,68 155 153 155 152 159 48 horas 157 2,55 157 157 158 153 160 1 mês 156 3,21 156 153 157 152 160 2 0 horas 156 2,07 156 154 157 153 158 48 horas 185 3,03 185 183 186 181 189 1 mês 183 2,68 183 181 183 180 187 3 0 horas 184 2,61 183 183 185 180 187 48 horas 184 2,49 184 182 185 182 188 1 mês 163 3,78 164 160 167 159 167 4 0 horas 147 2,05 147 147 149 144 149 48 horas 165 11,13 163 158 166 156 184 1 mês 145 2,95 145 145 146 140 148 5 0 horas 177 7,79 177 170 180 169 188 48 horas 167 8,11 168 164 170 155 177 1 mês 171 8,68 166 164 179 163 181 6 0 horas 174 5,76 172 171 172 170 184 48 horas 157 6,96 160 157 161 145 162 1 mês 145 2,59 144 144 145 142 149 7 0 horas 158 3,29 156 156 160 154 162 48 horas 135 2,68 136 132 136 132 138 1 mês 178 1,34 179 179 179 176 179 8 0 horas 176 3,29 177 176 179 171 179 48 horas 180 4,21 179 178 184 175 185 1 mês 182 6,57 183 183 187 171 187 Nota. Adaptação própria.
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 73 Na Figura 43 é possível observar o gráfico de controlo construído com os valores das médias de cada momento de medição apresentadas na Tabela 10. Figura 43: Gráfico de controlo – resultados (valores médios) conseguidos da Experiência 1. Adaptação própria. Através da análise da Figura 43, é possível observar que: • Existe diminuição do binário no Momento 48 horas nos testes 2, 4, 5, 6, 7 e 8; • Todos os testes com o parâmetro Bset mais elevado (180 N.m) apresentam diminuição de binário -- esta diminuição confirma a teoria formulada pela equipa (Teoria #1, Tabela 7) de que o binário especificado deveria ser mais baixo; • Apesar de o Teste 2 ter como Bset o valor 140 N.m, este apresenta como fatores D e E o tipo 2 de Fita Teflon (12 mm de largura) e o procedimento 2 de aplicação do vedante (procedimento externo) -- a diminuição de binário registada no Momento 48 horas e no Momento 1 mês confirma as teorias formuladas pela equipa (Teorias #5 e #3, Tabela 7) relativamente à largura da Fita Teflon e do procedimento de aplicação do material vedante; • O Teste 4 apresenta diminuição no período de 48 horas e de 1 mês após a conclusão da experiência; também o valor médio obtido nas medições efetuadas 1 mês após a conclusão da experiência é inferior ao valor Bset -- apesar de ter como Bset o valor 140 N.m, este teste foi realizado com a velocidade de aperto mais elevada, a temperatura mais elevada, com a largura de Fita Teflon de 12 mm e procedimento externo, o que confirma as teorias formuladas pela equipa (Teorias #2, #4, #5 e #3, Tabela 7). 130 140 150 160 170 180 190 012345678 Binário [n.m] Teste Momento 0 horas Momento 48 horas Momento 1 mês Bset=140 N.m Bset=180 N.m
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 74 De seguida, procedeu-se à análise e interpretação dos resultados através do software estatístico Minitab, através da utilização dos menus Stat > DOE > Taguchi > . O primeiro passo foi selecionar o índice sinal ruído mais apropriado -- nominal-é-melhor --, uma vez que o objetivo da combinação de fatores foi alcançar o valor nominal especificado. Selecionado o índice S/R, procedeu-se ao cálculo das médias e índices S/R de cada teste e ao cálculo dos efeitos na média e índice S/R. A Figura 44 apresenta o efeito dos fatores de controlo no índice S/R. Figura 44: Gráficos S/R – Experiência 1. Obtido do s oftware Minitab. Nota. A – Fator Especificação do binário; B – Fator Especificação da velocidade; C – Fator Temperatura da bolacha; DFator Largura da Fita Teflon; E – Fator Método de aplicação do material vedante. Através da análise da Figura 44, é possível observar que quando os fatores se encontram no nível 2, existe uma grande redução do valor S/R, significando que nestas condições o processo apresenta mais variabilidade ou que é menos robusto ao ruído. Assim, os fatores devem ser colocados no nível 1 para maximizar o índice S/R. Ainda através da observação do gráfico S/R, foi possível concluir que a combinação ótima para reduzir a variação da característica de resposta é: A1; B1; C1; D1; E1. Analisando agora o gráfico que representa o efeito na média da variação dos níveis dos fatores de controlo (Figura 45), constata-se que o fator A é o que provoca mais efeito. No entanto, da análise do índice S/R, o fator A teria de ficar fixo no nível 1 para reduzir a variabilidade da característica de resposta.
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 81 Os valores foram registados para posterior análise e comparados com os valores Bfm dados pela máquina no momento do aperto. Verificou-se um aumento significativo dos valores medidos com chave comparativamente aos valores Bfm registados – entre 10 N.m e 50 N.m. Este aumento poderá estar relacionado com a força executada pelo operador no momento da medição com chave. Figura 48: Medição do binário com chave. Passadas 48 horas, procedeu-se novamente à medição dos valores de binário de aperto, com recurso ao mesmo operador e à mesma chave. As garrafas foram novamente medidas 1 mês após a conclusão da experiência. Os resultados obtidos nas medições efetuadas na experiência são apresentados na Tabela 18. Tabela 18: Resultados obtidos do planeamento de experiências – Experiência 2. Teste Momento 0 horas (N.m) Momento 48 horas (N.m) Momento 1 mês (N.m) b1 b2 b3 b4 b5 B1 B2 B3 B4 B5 B1 B2 B3 B4 B5 1 151 165 175 162 158 168 173 184 175 176 182 167 191 181 191 2 207 214 199 218 197 210 238 206 230 202 160 162 164 170 174 3 172 193 164 180 175 178 171 186 189 179 237 207 204 208 207 4 210 200 201 195 208 197 218 193 204 207 181 182 181 178 168 5 196 197 206 191 194 203 202 204 209 206 250 237 255 230 201 6 202 216 239 205 202 220 229 251 215 201 186 176 173 169 163 7 192 191 199 197 200 195 197 209 174 195 203 232 201 215 239 8 209 214 221 224 211 204 214 225 236 208 189 179 178 170 182 Nota. Adaptação própria.
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 82 6) Análise dos resultados Na Tabela 19 é possível observar a caracterização das medições efetuadas. Tabela 19: Caracterização das medições da Experiência 2. Nota. Adaptação própria. Teste Momento Média Desvio Padrão Mediana 1º Quartil 3º Quartil Mínimo Máximo 1 0 horas 162 8,87 162 158 165 151 175 48 horas 207 9,14 207 199 214 197 218 1 mês 177 10,76 175 172 180 164 193 2 0 horas 203 6,14 201 200 208 195 210 48 horas 197 5,63 196 194 197 191 206 1 mês 213 15,74 205 202 216 202 239 3 0 horas 196 4,09 197 192 199 191 200 48 horas 216 6,46 214 211 221 209 224 1 mês 175 5,81 175 173 176 168 184 4 0 horas 217 15,85 210 206 230 202 238 48 horas 181 7,09 179 178 186 171 189 1 mês 204 9,68 204 197 207 193 218 5 0 horas 205 2,77 204 203 206 202 209 48 horas 223 18,55 220 215 229 201 251 1 mês 194 12,61 195 195 197 174 209 6 0 horas 217 13,07 214 208 225 204 236 48 horas 182 9,84 182 181 191 167 191 1 mês 166 5,83 164 162 170 160 174 7 0 horas 213 13,72 207 207 208 204 237 48 horas 178 5,79 181 178 181 168 182 1 mês 235 21,27 237 230 250 201 255 8 0 horas 173 8,56 173 169 176 163 186 48 horas 218 17,03 215 203 232 201 239 1 mês 180 6,88 179 178 182 170 189
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 83 Na Figura 49 é possível observar o gráfico de controlo construído com os valores das médias de cada momento de medição, apresentadas na Tabela 19. Figura 49: Gráfico de controlo – resultados (valores médios) conseguidos da Experiência 2. Adaptação própria. Através da análise da Figura 49, é possível observar que os testes 2, 4, 6 e 8 apresentam diminuição do binário 1 mês após a conclusão da experiência – o fator comum a estes testes é a utilização da massa Nural Envelhecido. A partir desta análise, é possível confirmar a teoria formulada pela equipa (Teoria #6, Tabela 7) referente à alteração das características químicas da massa Nural 14 quando aquecida. De seguida, procedeu-se à análise e interpretação dos resultados através do software estatístico Minitab, através da utilização dos menus Stat > DOE > Taguchi > . O primeiro passo foi selecionar o índice sinal ruído mais apropriado – nominal-é-melhor, uma vez que o objetivo da combinação de fatores foi atingir o valor nominal especificado. Selecionado o índice S/R, procedeu-se ao cálculo das médias e índices S/R de cada teste e ao cálculo dos efeitos na média e índice S/R. A Figura 50 apresenta o efeito dos fatores de controlo no índice S/R. Através da análise da Figura 50, é possível observar que quando os fatores A, C e D se encontram no nível 2 e o fator B no nível 1, existe uma grande redução do valor S/R, o que significa que nestas condições o processo apresenta mais variabilidade ou que é menos robusto ao ruído. Assim, o fator B deve ser colocado no nível 2 e os fatores A, C e D devem ser colocados no nível 1 para maximizar o índice S/R. Ainda através da observação do gráfico S/R,foi possível concluir que a combinação ótima para reduzir a variação da característica de resposta é: A1; B2; C1; D1. 135 145 155 165 175 185 195 205 215 225 235 245 012345678 Binário [n.m] Teste Momento 0 horas Momento 48 horas Momento 1 mês Bset=150 N.m Bset=190 N.m
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 84 Figura 50: Gráficos S/R – Experiência 2. Obtido do software Minitab. Nota. A – Fator Especificação do binário; B – Fator Especificação da velocidade; C – Fator Temperatura da bolacha; DFator Estado do material vedante. Analisando agora o gráfico que representa o efeito na média da variação dos níveis dos fatores de controlo (Figura 51), constata-se que os fatores A, C e D são os que provocam mais efeito. No entanto, da análise efetuada ao índice S/R, estes fatores teriam de ficar fixos no nível 1 para reduzir a variabilidade da característica de resposta. Figura 51: Gráficos médias – Experiência 2. Obtido do software Minitab. Nota. A – Fator Especificação do binário; B – Fator Especificação da velocidade; C – Fator Temperatura da bolacha; DFator Estado do material vedante.
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 85 Esta análise sugeriu a utilização da combinação de fatores apresentada na Tabela 20. Tabela 20: Combinação ótima de fatores - Experiência 2. Bset (A) Velocidade (B) Temperatura (C) Vedante (D) A1 O valor de especificação deve ser de 150 N.m. B2 A velocidade de aperto deve ser definida para 120/20 rotações por minuto. C1 A temperatura da bolacha deve ser igual ou inferior a 40ºC. D1 O Nural não deve sofrer qualquer tipo de aquecimento. Nota. Bset – Corresponde ao Fator A, intitulado de Especificação do binário; Velocidade – Corresponde ao Fator B, intitulado de Especificação da velocidade; Temperatura – Corresponde ao Fator C, intitulado de Temperatura da bolacha; Vedante – Corresponde ao Fator D, intitulado de Estado do material vedante. Adaptação própria. 7) Teste de confirmação Após a obtenção da combinação ótima de fatores, efetuou-se um teste de confirmação. Para tal, repetiram-se as Fases 2, 3, 4 e 5 descritas na Etapa 5, Realização da Experiência. A medição dos valores de binário foi realizada novamente em três fases – Momento 0 horas, Momento 48 horas e Momento 1 mês. Os resultados obtidos (valores médios) são apresentados na Tabela 21. Da análise da Tabela 21, é possível observar que os valores obtidos estão próximos do valor nominal definido, pelo que os resultados conseguidos foram bastante satisfatórios, tendo-se sugerido a implementação destes parâmetros em futuros fabricos deste modelo. Tabela 21: Teste de confirmação - Experiência 2. Combinação Momento 0 horas Momento 48 horas Momento 1 mês Média Desviopadrão Amplitude A1 158 162 163 161 2,65 5 B2 C1 D1 Nota. Adaptação própria.
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 86 4.4.2. Propostas de melhoria Excluindo a substituição da máquina de aperto de ambas as fábricas, devido a custos excessivos de investimento, optou-se por pensar em medidas que possam melhorar a situação e reduzir a incidência da problemática em estudo. Assim, foram analisados os problemas relativos ao processo de Montagem e Aperto da Válvula identificados no PPA e no diagrama Mind Map desenvolvidos, tendo em conta os resultados conseguidos dos Planeamentos de Experiências executados. 4.4.2.1. Equipamento O equipamento é uma das possíveis causas de falha da operação. Com estas propostas pretende-se reduzir ao máximo erros provenientes da máquina de aperto. Medida nº1: Redefinição da periodicidade da manutenção preventiva da máquina de aperto Esta medida consistiu na proposta de alteração da periodicidade da manutenção preventiva da máquina de aperto. Propõe-se que esta tarefa comece a ser realizada tendo em conta a quantidade de garrafas apertadas (Figura 52), em vez de semestralmente, como está estipulado. Figura 52: Proposta de Melhoria - Medida nº1: Redefinição da periodicidade da manutenção preventiva da máquina de aperto. Adaptação própria. Pág 1/1 Nome: Categoria: Equipamento Data: ago/19 # Estado: Proposta de Melhoria QA - Qualidade e Ambiente Implementação de um Projeto de Melhoria suportado na metodologia Seis Sigma numa empresa de garrafas de gás Localização: Estado Atual: Melhorias: Equipamento: #1, #2 Responsabilidade: Manutenção Redefinição da periodicidade da manutenção preventiva da máquina de aperto Atualmente a manutenção preventiva à máquina de aperto é realizada semestralmente. Com a definição da manutenção preventiva à máquina de aperto baseada no número de garrafas apertadas, é possível garantir que todo o sistema pneumático funciona na perfeição, o que contribui para a execução correta do aperto. Data de implementação: Aprovada nov/19 Máquina de Aperto Fábrica: Periodicidade da manutenção preventiva à máquina de aperto com base no número de garrafas apertadas (a avaliar o número de garrafas consoante o estado da máquina, três meses após a manutenção realizada). Atividade Mudança: Plano de Ação: 1 Redefinição da periodicidade da manutenção preventiva da máquina de aperto. 2 Definição dos parâmetros a considerar na avaliação do desgaste considerável dos componentes.
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 87 Pág 1/1 Nome: Categoria: Equipamento Data: ago/19 # 2 3 4 Estado: Aprovada Data de implementação: nov/19 Atualmente existe um plano de manutenção genérico para todos os equipamentos deste género. Plano de manutenção próprio para a máquina de aperto. As vantagens são: (i) segurança: focada para detetar falhas do equipamento específico; (ii) eficiência: tornar a tarefa de manutenção mais rápida e eficiente; (iii) exatidão: melhorar a exatidão do procedimento de manutenção; (iv) foco: a adoção de uma check list própria permite o foco no equipamento em questão, sem a adoção de passos desnecessários; entre outros. Mudança: Plano de Ação: Equipamento: Máquina de Aperto Fábrica: #1, #2 QA - Qualidade e Ambiente Implementação de um Projeto de Melhoria suportado na metodologia Seis Sigma numa empresa de garrafas de gás Localização: Estado Atual: Melhorias: Atualização do plano da manutenção preventiva Responsabilidade: Manutenção Proposta de Melhoria Disponibilização do plano de manutenção na plataforma interna. Sensibilização dos operadores, controladores da qualidade, chefes de linha e engenheiros responsáveis para a sua correta utilização. 5 Adaptação do plano de manutenção existente para um plano próprio para o equipamento máquina de aperto. Atividade Levantamento de todas as partes do equipamento que requerem intervenção de manutenção. 1 Adaptação do plano existente. Definição da periodicidade de cada tarefa, para possíveis casos de necessidade. Como se trata de uma manutenção que envolve a paragem da linha de pelo menos 2 horas, a disponibilidade de recursos humanos e componentes, cuja substituição requer um investimento considerável, propõe-se que o número de garrafas seja definido tendo em conta o desgaste dos componentes, três meses após a última manutenção anual realizada. Caso os componentes não apresentem desgaste considerável ao fim dos três meses, será realizada uma outra verificação com um intervalo de tempo a definir e recolhidos os dados da quantidade de garrafas apertadas, de forma a definir o período ótimo de manutenção. Medida nº2: Alteração da plano de manutenção preventiva No seguimento da Medida nº1, verificou-se junto da equipa de manutenção que o plano da manutenção preventiva para este tipo de equipamento é generalizado. Assim, esta medida consistiu na alteração do plano da manutenção preventiva existente, de forma a que esta esteja focada no equipamento máquina de aperto de cada fábrica. A ideia é que o novo plano detalhe as partes do equipamento a serem verificadas e a respetiva ordem (Figura 53). Figura 53: Proposta de Melhoria - Medida nº2: Alteração do plano da manutenção preventiva. Adaptação própria.
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 88 4.4.2.2. Método Medida nº3: Ajuste do valor de especificação do binário de aperto Um dos parâmetros mais relevantes quando se projeta um modelo de garrafa de gás é a definição do valor de binário a ser aplicado à válvula no momento de aperto. Esta medida consistiu na proposta para o ajuste dos valores de binário de aperto para 140±20 N.m, para o Modelo A, e 150±20 N.m, para o Modelo B (Figura 54). Este ajuste requer a discussão desta proposta com os clientes A e B. No entanto, como esta beneficia ambas as partes, a equipa vê uma solução viável e de fácil aceitação por parte de cada cliente, visto que se encontra dentro do requisito imposto pela norma legal. Figura 54: Proposta de Melhoria - Medida nº3 : Ajuste do valor de especificação do binário de aperto. Adaptação própria. Pág 1/1 Nome: Categoria: Método Data: ago/19 # Engenharia de Produto Estado: Proposta de Melhoria QA - Qualidade e Ambiente Implementação de um Projeto de Melhoria suportado na metodologia Seis Sigma numa empresa de garrafas de gás Ajuste do valor de especificação do binário de aperto Responsabilidade: Marketing e Vendas Localização: Estado Atual: Melhorias: Valor de binário definido para: - 160±20 N.m, para o Modelo A; - 170±20 N.m para o Modelo B. Estabilidade do valor de binário durante o período de 48 horas após o fabrico e durante o restante tempo de vida da garrafa. Plano de Fabrico do Produto Mudança: Plano de Ação: Ajuste do valor de especificação do binário de aperto. Atividade 1 Negociação com o Cliente A, por parte do Departamento de Marketing e Vendas, a proposta de ajuste do valor de especificação do binário de 160±20 N.m para 140±20 N.m. 2 Negociação com o Cliente B, por parte do Departamento de Marketing e Vendas, a proposta de ajuste do valor de especificação do binário de 170±20 N.m para 150±20 N.m. 3 Em caso de aceitação por parte do Cliente, atualização do valor de especificação para 140±20 N.m. no respetivo Plano de Fabrico do Produto, por parte do Departamento de Engenharia de Produto. 4 Em caso de aceitação por parte do Cliente, atualização do valor de especificação para 150±20 N.m. no respetivo Plano de Fabrico do Produto, por parte do Departamento de Engenharia de Produto. #2 - Aguarda resposta do cliente #1 - Aprovada Data de implementação: #3 - Implementada em set/19
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 89 Pág 1/1 Nome: Categoria: Método Data: ago/19 # Estado: Proposta de Melhoria QA - Qualidade e Ambiente Localização: Estado Atual: Melhorias: Implementação de um Projeto de Melhoria suportado na metodologia Seis Sigma numa empresa de garrafas de gás Ajuste do valor de especificação da velocidade de aperto Responsabilidade: Qualidade Aprovada Data de implementação: set/19 1 Plano de Fabrico do Produto Valor de velocidade definido para 7/5 rotações por minuto para modelos com perfil de rosca 25E, como é o caso do Modelo A. . Estabilidade do valor de binário durante o período de 48 horas após o fabrico e durante o restante tempo de vida da garrafa. Alteração do valor de especificação da velocidade de aperto de 7/5 rotações por minuto para 5/5 rotações por minuto para modelos com perfil de rosca 25E, pelo Departamento de Qualidade. Atividade Mudança: Plano de Ação: Ajuste do valor de especificação da velocidade de aperto, para modelos de garrafa com perfil de rosca 25E. Medida nº4: Ajuste do valor de especificação da velocidade de aperto para o Modelo A Após a realização da Experiência 1, propôs-se o ajuste do parâmetro velocidade de aperto para 5/5 rotações por minuto, em oposição ao valor de 7/5 rotações por minuto definido inicialmente (Figura 55). Esta alteração não só permite garantir a conformidade do valor de binário como o aperto da válvula e a estanquidade do gás. Figura 55: Proposta de Melhoria - Medida nº4: Ajuste do valor de espeificação da velocidade de aperto. Adaptação própria.
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 90 Medida nº5: Alteração do procedimento de cliente utilizado pelo Modelo A para o procedimento interno Neste caso, e como verificado com a realização da Experiência 1, e dado que se obtiveram melhores resultados com o procedimento interno, propôs-se efetuar o fabrico do Modelo A, seguindo o procedimento interno da empresa no processo de Aplicação do Material Vedante, em vez do procedimento definido pelo cliente (Figura 56). Esta alteração requer a discussão com o Cliente A. Como a proposta beneficia ambas as partes, a equipa vê uma solução viável e de fácil aceitação por parte do cliente. Figura 56: Proposta de Melhoria - Medida nº5: Alteração do procedimento de cliente utilizado pelo Modelo A para o procedimento interno, no processo Aplicação do Material Vedante. Adaptação própria. Pág 1/1 Nome: Categoria: Método Data: ago/19 # Estado: Aprovada Data de implementação: set/19 Plano de fabrico do produto; Procedimento de aplicação do material vedante. O procedimento seguido na etapa Aplicação do Material Vedante é o procedimento imposto pelo cliente. Estabilidade do valor de binário durante o período de 48 horas após o fabrico e durante o restante tempo de vida da garrafa. Mudança: Plano de Ação: Seguir o procedimento interno, definido pela empresa, na etapa Aplicação do Material Vedante, quando é fabricado o Modelo A para o Cliente A. 1 2 Negociação com o Cliente A, por parte do Departamento de Marketing e Vendas, da proposta de, nos próximos fabricos, se utilizar o procedimento interno da empresa no processo Aplicação do Material Vedante. Atividade Em caso de aceitação por parte do Cliente A, atualização da indicação do procedimento no respetivo plano de fabrico, pelo Departamento de Engenharia de Produto. Proposta de Melhoria QA - Qualidade e Ambiente Localização: Estado Atual: Melhorias: Implementação de um Projeto de Melhoria suportado na metodologia Seis Sigma numa empresa de garrafas de gás Alteração do procedimento de cliente utilizado pelo Modelo A para o procedimento interno Responsabilidade: Marketing e Vendas Engenharia de Produto
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 97 Da análise da Tabela 23, pode-se verificar que os valores de binário medidos variam entre 140 N.m e 159 N.m, no Momento 0 horas, e entre 132 N.m e 156 N.m, no momento 48 horas. De acordo com a especificação de binário estabelecida para este fabrico - 140±20 N.m –, não se verificam valores abaixo do limite inferior de especificação (LIE = 120 N.m). De forma a retratar graficamente os valores de binário obtidos do processo de medição, estes foram reunidos num diagrama boxplot , apresentado na Figura 61. Figura 61: Diagrama boxplot – fabrico do Modelo A após melhorias. Obtido do software Minitab. É possível confirmar que nenhum valor obtido ficou abaixo da especificação. Apesar da ligeira diminuição verificada, associada à estabilidade da garrafa após a conclusão do fabrico, observa-se que os valores na segunda fase de medição se aproximam do valor nominal estabelecido. Em comparação com o diagrama boxplot inicialmente construído (Figura 27), conclui-se que foi possível atingir os objetivos delineados e garantir a estabilidade do binário entre as fases de medição. De seguida, com recurso ao software Minitab, através da utilização dos menus Stat > Basic Statistics > Normality Test > , foi efetuado um teste de normalidade de Anderson-Darling, onde foram consideradas as seguintes hipóteses (para um nível de significância de 0,05): • H0: os dados seguem uma distribuição normal; • H1: os dados não seguem uma distribuição normal.
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 98 No Momento 0 horas, o valor p-value obtido foi inferior ao nível de significância estabelecido, enquanto que no Momento 48 horas, o valor p-value obtido foi superior. Assim, os dados relativos ao Momento 0 horas não seguem uma distribuição normal, ao contrário dos dados referentes ao Momento 48 horas. De acordo com estes resultados, foi realizada uma análise de capacidade apenas para o Momento 48 horas (Figura 62), com recurso aos menus Stat > Quality Tools > Capability Analysis > Normal > , do software Minitab. Figura 62: Análise de capacidade – fabrico do Modelo A após melhorias. Obtido do software Minitab. Após verificação dos dados no software estatístico, os índices Cp e Cpk obtidos são superiores a 1, concretamente 1,33 e 1,11, respetivamente. Logo, é possível concluir que o processo tem capacidade e é capaz de cumprir os limites de especificação estabelecidos. Comparativamente com a análise de capacidade inicialmente executada (Figura 29), observa-se que os índices Cp e Cpk melhoraram, pelo que o processo tem viabilidade para cumprir com os requisitos, logo foi possível atingir os objetivos. Com o conjunto de melhorias implementadas tornou-se possível, elevar os níveis de qualidade. Estas permitiram reduzir para zero o número de unidades fabricadas com binário abaixo do limite inferior de especificação e, consequentemente, a redução dos DPMO para um valor de 447, o que corresponde a um Nível Sigma de 4,82 (Tabela 24). A Tabela 24 faz ainda referência os valores dos DPMO e Nível Sigma inicialmente obtidos para o processo executado na Fábrica 1, antes das melhorias implementadas.
Capítulo 4. Projeto de melhoria Seis Sigma 99 Tabela 24: Cálculo do Nível Sigma - fabrico do Modelo A após melhorias. Nota. Valores dos Níveis Sigma obtidos através da calculadora online : https://www.isixsigma.com/process-sigma-calculator/ . Adaptação própria. Relativamente à medida nº7 não foi possível obter aprovação da mesma no período estabelecido para o estágio. Contudo, a equipa comprometeu-se a implementar esta ação quando possível. Por fim, as ações de sensibilização propostas nas medidas nº8 e nº9 estão agendadas para o final do mês de outubro. Unidades 125 Defeitos (%) 69,17 Unidades 125 Defeitos (%) 0,04 Oportunidades 1Yield (%) 30,83 Oportunidades 1Yield (%) 99,96 DPMO Nível Sigma DPMO Nível Sigma 691678 1447 4,82 Objetivo 69167 2,98 Cálculo do Nível Sigma Processo executado na Fábrica 1 - Antes das melhorias implementadas Processo executado na Fábrica 1 - Após as melhorias implementadas Total de Oportunidades 125 Total de Oportunidades 125
Implementação de um Projeto de Melhoria suportado na metodologia Seis Sigma numa empresa de garrafas de gás 100 5. CONCLUSÃO O trabalho desenvolvido na Amtrol-Alfa, S.A. teve como principais objetivos a identificação das variáveis com impacto negativo no valor do binário de aperto, a definição dos parâmetros ótimos para o processo de Montagem e Aperto da Válvula e o desenvolvimento de ações de melhoria e de medidas preventivas, que visem a redução da ocorrência da situação de diminuição do binário para valores abaixo do limite de especificação. Durante a fase de Definição, foi possível estudar e caracterizar a situação atual da problemática em estudo. De seguida, na fase de Medição, foram identificadas todas as etapas que compõe o processo Montagem e Aperto da Válvula e parâmetros associados. Ainda nesta fase, foram identificados os fatores com possível impacto no problema e realizada uma avaliação do nível de risco dos potenciais problemas que podem advir das diferentes etapas associadas à montagem e ao aperto da válvula. Na fase Analisar, através da realização de uma Matriz XY e de sessões de brainstorming , que contaram com o envolvimento de toda a equipa, detetaram-se possíveis causas-raiz do problema, que foram agrupadas e organizadas num diagrama Mind Map , juntamente com a formulação de hipóteses. Esta etapa contou ainda com visitas às Fábricas 1 e 2 e com a recolha dos testemunhos dos operadores relativamente ao problema em estudo, em que se notou o grande interesse e o início da sensibilização dos colaboradores pelo projeto e a satisfação dos mesmos em darem o seu contributo para a resolução do problema. Selecionadas as causas prioritárias, na fase de Melhoria, foram realizados dois Planeamentos de Experiência, onde foi possível encontrar a combinação ótima de fatores a aplicar no processo de Montagem e Aperto da Válvula. Do Planeamento de Experiências realizado foi ainda possível confirmar a veracidade das teorias apresentadas. O resultado da aplicação desta ferramenta foi bastante positivo, pois permitiu à equipa perceber de que forma se comporta o processo quando exposto a diferentes combinações de parâmetros. Nesta fase destaca-se ainda, para além do dinamismo de toda a equipa, o envolvimento dos operadores das Linhas de Acabamento das Fábricas 1 e 2, que contribuíram para o sucesso das experiências realizadas. Posteriormente, foram propostas soluções para as causas identificadas. Algumas das ações não conseguiram ser aprovadas e implementadas durante o período de duração do projeto, o que acabou por comprometer alguns dos resultados. As principais ações aprovadas passaram pela aceitação por parte do Cliente A, das propostas relativas aos ajustes dos parâmetros e do fabrico de um lote do Modelo A já com as ações implementadas. Como resultado da implementação dos ajustes, e após análise dos
Capítulo 5. Conclusão 101 dados extraídos relativos à medição do binário, foi possível concluir que as ações permitiram reduzir os DPMOs para um valor de 447 e, consequentemente, aumentar o Nível Sigma para 4,92. Desta forma, superaram-se os objetivos propostos na fase de definição do projeto. Mais ainda, estas medidas permitiram garantir que o processo tem capacidade para cumprir com os limites estabelecidos e que o lote cumpre com os requisitos legais impostos. Tendo em conta todas as formalidades, limitações e obstáculos, característicos de uma empresa com a dimensão da Amtrol-Alfa, S.A., os objetivos da investigação foram cumpridos com sucesso. A utilização da metodologia Seis Sigma, em conjunto com algumas das ferramentas da qualidade revelou-se um instrumento positivo, na medida em que a sua aplicação permitiu desenvolver um conhecimento aprofundado do processo sujeito a melhoria, criando aptidões para a resolução de problemas futuros. O projeto contribuiu também para impulsionar o início de mais projetos, que irão, certamente, permitir continuar a investigação e aumentar os níveis de qualidade da Amtrol-Alfa, S.A. Do ponto de vista do autor, em termos de aprendizagem destacam-se ganhos e mais-valias, como a aquisição de um maior conhecimento e experiência na utilização da metodologia Seis Sigma e desenvolvimento pessoal e profissional conseguidos através da realização do estágio em ambiente prático e industrial. 5.1. Limitações do trabalho Ao longo do projeto foram sentidas algumas dificuldades, principalmente pelo facto de o processo, nas condições em que foi desenvolvido, não ser repetitivo e sistemático, isto é, o fabrico dos dois modelos estudados não está a ser executado sistemática e repetitivamente, uma vez que as fábricas funcionam durante 24 horas, procedendo-se ao fabrico de diferentes modelos com diversos parâmetros, o que impossibilitou a observação do problema em tempo real. Esta dificuldade originou outras relacionadas, por exemplo, com a identificação e a análise das potenciais causas do problema. Surgiram ainda alguns obstáculos, como a falta de disponibilidade de alguns elementos de outros departamentos para colaborar no desenvolvimento do projeto, quer pelo know-how que poderiam acrescentar, quer pela discussão de possíveis causas e das ações de melhoria. A duração do projeto dentro da empresa também foi um obstáculo, uma vez que não houve tempo para analisar algumas das variáveis externas ao processo, para receber a resposta da negociação com o Cliente B e presenciar um fabrico do Modelo B com os ajustes implementados e para conseguir a aprovação e a implementação de algumas ações de melhoria.
Capítulo 5. Conclusão 102 Outro contratempo foi não ter sido possível realizar um estudo de repatiilidade e de reprodutibilidade (R&R), de forma a avaliar a precisão do sistema de medição. Apesar de os modelos em questão apenas terem sido fabricados no 1º turno e as experiências terem sido realizadas também durante o mesmo e sempre com recurso ao mesmo operador durante o processo de Validação do Binário, a fábrica trabalha em três turnos e, ocasionalmente, com um quarto e quinto. Apesar de o estudo se ter focado em dois modelos de garrafa específicos, a equipa tentou que a análise e a identificação de ações de melhoria fossem transversais a produtos com características semelhantes, de modo a cobrir o maior espetro onde o problema pode ocorrer. 5.2. Trabalho futuro Apesar de não ter sido possível verificar o impacto de todas as ações de melhoria propostas, o desenvolvimento do projeto e as conclusões obtidas foram positivas, uma vez que se concretizaram as expectativas delineadas na fase de Definição do Projeto. Além disso, a realização deste projeto “abriu portas” para outros estudos que permitirão o crescimento da empresa. Assim, propõe-se, no âmbito de melhoria contínua futura, a elaboração e acompanhamento de um plano de controlo, de forma a registar o crescimento do projeto realizado. O estudo efetuado pode ser alargado para produtos semelhantes, com outros modelos de rosca e com outros parâmetros de aperto associados. Assim, propõe-se a realização de um estudo com foco nos perfis de rosca associados a diferentes materiais da válvula. A ideia é perceber de que forma se comporta o processo, tendo em conta o mesmo perfil de rosca, mas diferentes materiais, ou seja, perceber, por exemplo, se uma válvula de latão com rosca 25E tem o mesmo comportamento no decorrer do processo de aperto que uma válvula de aço inox, também com rosca 25E, aplicando a mesma lógica para uma rosca ¾ 14’’ NGT. O objetivo é perceber de que forma o material utilizado pode influenciar o binário de aperto, independentemente do perfil da rosca. Propõe-se ainda, após a conclusão deste estudo, o cruzamento de informação, no sentido de se compreender se uma válvula com o mesmo material, mas perfil de rosca diferente, se comporta de igual forma. Propõe-se ainda estudar o comportamento de diferentes roscas quando sujeitas a tipos distintos de materiais vedantes, analisando de que modo estas ações podem afetar o binário de aperto. Uma vez que apenas foi possível analisar a linha de produção de uma garrafa de gás retornável a partir da Linha de Acabamento, outra proposta de trabalho futuro é a análise de todas as causas com impacto no binário que podem surgir desde o início até ao final do processo de fabrico. Ou seja, realizar um estudo transversal à linha de produção completa.
Implementação de um Projeto de Melhoria suportado na metodologia Seis Sigma numa empresa de garrafas de gás 103 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Albliwi, S. A., Antony, J., & Lim, S. A. H. (2015). A systematic review of Lean Six Sigma for the manufacturing industry. Business Process Management Journal, 21(3). https://doi.org/10.1108/BPMJ-03-2014-0019 Antony, J. (2006). Six sigma for service processes. Business Process Management Journal, 12(2), 234– 248. https://doi.org/10.1108/14637150610657558 Antony, J., & Banuelas, R. (2002). Key ingredients for the effective implementation of Six Sigma program. Measuring Business Excellence, 6(4), 20–27. https://doi.org/10.1108/13683040210451679 Antony, J., Gijo, E. V., & Childe, S. J. (2012). Case study in Six Sigma methodology: Manufacturing quality improvement and guidance for managers. Production Planning and Control, 23(8), 624–640. https://doi.org/10.1080/09537287.2011.576404 Arnheiter, E. D., & Maleyeff, J. (2005). The integration of Lean Management and Six Sigma. The TQM Magazine. https://doi.org/10.1108/09544780510573020 Besunder, J. B., & Super, D. M. (2012). Lean Six Sigma. Critical Care Medicine. https://doi.org/10.1097/CCM.0b013e3182372bd4 Boon Sin, A., Zailani, S., Iranmanesh, M., & Ramayah, T. (2015). Structural equation modelling on knowledge creation in Six Sigma DMAIC project and its impact on organizational performance. International Journal of Production Economics, 168, 105–117. https://doi.org/10.1016/j.ijpe.2015.06.007 Borror, C. M. (Ed. . (2009). The certified quality engineer handbook (9th ed.). ASQ Quality Press. Retrieved from http://www.asq.org/quality-press. Coronado, R. B., & Antony, F. (2002). Critical success factors for the successful implementation of six sigma projects in organisations. TQM Magazine. https://doi.org/10.1108/09544780210416702 De Mast, J., & Lokkerbol, J. (2012). An analysis of the Six Sigma DMAIC method from the perspective of problem solving. International Journal of Production Economics. https://doi.org/10.1016/j.ijpe.2012.05.035 Fernandes, F. A., & Sousa, S. D. (2014). Aplicação dos métodos de Taguchi numa empresa de marroquinaria. Qualidade em Ação: Casos de Aplicação de Ferramentas e Metodologias Da Qualidade, 121–138. Goetsch, D. L., & Davis, S. B. (2016). Quality Management for Organizational Excellence: Introduction to Total Quality. Pearson. https://doi.org/British Library CataloguingIn Publication data
Referências Bibliográficas 104 Hess, J. D., & Benjamin, B. A. (2015). Applying Lean Six Sigma within the university: Opportunities for process improvement and cultural change. International Journal of Lean Six Sigma, 6(3). https://doi.org/10.1108/IJLSS-12-2014-0036 Jin, W., Li, Y., Gao, Z., Yin, X., & Ma, X. (2018). Reliability analysis of integral hot deep drawing and cold flow forming process for large-diameter seamless steel gas cylinders. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 97(1–4), 189–197. https://doi.org/10.1007/s00170-0181914-0 Jirasukprasert, P., Garza-Reyes, J. A., Kumar, V., & Lim, M. K. (2015). A Six Sigma and DMAIC application for the reduction of defects in a rubber gloves manufacturing process. International Journal of Lean Six Sigma. https://doi.org/10.1108/IJLSS-03-2013-0020 Knapp, S. (2015). Lean Six Sigma implementation and organizational culture. International Journal of Health Care Quality Assurance, 28(8). https://doi.org/10.1108/IJHCQA-06-2015-0079 Koch, P. N., Yang, R. J., & Gu, L. (2004). Design for six sigma through robust optimization. Structural and Multidisciplinary Optimization. https://doi.org/10.1007/s00158-003-0337-0 Kumar, M., Antony, J., Antony, F. J., & Madu, C. N. (2007). Winning customer loyalty in an automotive company through Six Sigma: A case study. Quality and Reliability Engineering International, 23(7), 849–866. https://doi.org/10.1002/qre.840 Kumar, M., Antony, J., Singh, R. K., Tiwari, M. K., & Perry, D. (2006). Implementing the Lean Sigma framework in an Indian SME: A case study. Production Planning and Control, 17(4), 407–423. https://doi.org/10.1080/09537280500483350 Kumar, Maneesh, Antony, J., & Cho, B. R. (2009). Project selection and its impact on the successful deployment of Six Sigma. Business Process Management Journal, 15(5), 669–686. https://doi.org/10.1108/14637150910987900 Kuvvetli, Ü., & Firuzan, A. R. (2019). Applying Six Sigma in urban public transportation to reduce traffic accidents involving municipality buses. Total Quality Management and Business Excellence, 30(1– 2), 82–107. https://doi.org/10.1080/14783363.2017.1297198 Laureani, A., & Antony, J. (2012). Critical success factors for the effective implementation of Lean Sigma. International Journal of Lean Six Sigma, 3(4). https://doi.org/10.1108/20401461211284743 Marzagão, D. S. L., & Carvalho, M. M. (2016). Critical success factors for Six Sigma projects. International Journal of Project Management, 34(8), 1505–1518. https://doi.org/10.1016/j.ijproman.2016.08.005 McAdam, R., & Lafferty, B. (2004). A multilevel case study critique of six sigma: Statistical control or strategic change? International Journal of Operations and Production Management. https://doi.org/10.1108/01443570410532579
Referências Bibliográficas 105 mi Dahlgaard-Park, S., Suárez-Barraza, M. F., Ramis-Pujol, J., & Estrada-Robles, M. (2012). Applying Gemba-Kaizen in a multinational food company: A process innovation framework. International Journal of Quality and Service Sciences, 4(1), 27–50. https://doi.org/10.1108/17566691211219715 Montgomery, D. (2013). Lean Six Sigma and quality management. Quality and Reliability Engineering International. https://doi.org/10.1002/qre.1594 Montgomery, D. C., & Woodall, W. H. (2008). An overview of Six Sigma. International Statistical Review. https://doi.org/10.1111/j.1751-5823.2008.00061.x Pepper, M. P. J., & Spedding, T. A. (2010). The evolution of lean Six Sigma. International Journal of Quality and Reliability Management, 27(2), 138–155. https://doi.org/10.1108/02656711011014276 Pugna, A., Negrea, R., & Miclea, S. (2016). Using Six Sigma Methodology to Improve the Assembly Process in an Automotive Company. Procedia - Social and Behavioral Sciences. https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2016.05.120 Salah, S., Rahim, A., & Carretero, J. A. (2010). The integration of Six Sigma and lean management. International Journal of Lean Six Sigma, 1(3), 249–274. https://doi.org/10.1108/20401461011075035 Saunders, M., Lewis, P., & Thornhill, A. (2009). Research Methods for Business Students (Fifth edit). Pearson Education, ISBN: 978-0-273-71686-0. Schroeder, R. G., Linderman, K., Liedtke, C., & Choo, A. S. (2008). Six Sigma: Definition and underlying theory. Journal of Operations Management. https://doi.org/10.1016/j.jom.2007.06.007 Seth, N., Deshmukh, S. G., & Vrat, P. (2005). Service quality models: A review. International Journal of Quality and Reliability Management, 22(9), 913–949. https://doi.org/10.1108/02656710510625211 Tjahjono, B., Ball, P., Vitanov, V. I., Scorzafave, C., Nogueira, J., Calleja, J., … Yadav, A. (2010). Six sigma: A literature review. International Journal of Lean Six Sigma. https://doi.org/10.1108/20401461011075017 Uluskan, M. (2016). A comprehensive insight into the Six Sigma DMAIC toolbox. International Journal of Lean Six Sigma. Emerald Group Publishing Ltd. https://doi.org/10.1108/IJLSS-10-2015-0040 Vieira, P., Tenreiro, A., & Oliveira, T. (2010). The increase of sustainability in cylinder manufacturing. Clean Technologies and Environmental Policy, 12(1), 83–86. https://doi.org/10.1007/s10098009-0224-5 Voehl, F., Harrington, H. J., Mignosa, C., & Charron, R. (2013). The lean six sigma black belt handbook: Tools and methods for process acceleration. The Lean Six Sigma Black Belt Handbook: Tools and Methods for Process Acceleration. https://doi.org/10.1201/b15163
Referências Bibliográficas 106 Yang, K., & El-haik, B. (2003). Design for Six Sigma A Roadmap for Product Development. McGraw Hill Professional. https://doi.org/10.1036/0071435999 York, M.-H. N., San, C., Lisbon, F., Madrid, L., City, M., New, M., … Toronto, S. (2003). The Six Sigma Handbook A Complete Guide for Green Belts, Black Belts, and Managers at All Levels THOMAS PYZDEK. https://doi.org/10.1036/0071415963 Zhang, M., Wang, W., Goh, T. N., & He, Z. (2015). Comprehensive Six Sigma application: A case study. Production Planning and Control. https://doi.org/10.1080/09537287.2014.891058 Zheng, J., Liu, X., Xu, P., Liu, P., Zhao, Y., & Yang, J. (2012). Development of high pressure gaseous hydrogen storage technologies. International Journal of Hydrogen Energy, 37(1), 1048–1057. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2011.02.125
Anexo III. Estudo dos perfis de rosca 25E e 3/4 14’’ NGT 113 Rosca ¾ 14’’ NGT As roscas NGT, National Gas Taper , baseam-se no padrão de construção americano de roscas para tubos cónicos. A denominação ¾ 14’’ NGT advém da indicação do diâmetro, do número de fios e do padrão de construção da rosca. A análise do modelo da rosca ¾ 14’’NGT foi feita segundo a Norma CGA V-1 (2013): Standard for Compressed Gas Cylinder Valve Outlet and Inlet Connections . Esta norma especifica as dimensões e as tolerâncias de mais de 115 diferentes tipos de roscas cónicas e as regras de conexão entre a rosca inferior e exterior, segundo as especificações da Compressed Gas Association (CGA). A Figura 68 apresenta o perfil da rosca ¾ 14’’ NGT. Figura 68: Perfil da rosca ¾ 14’’ NGT. Retirado de Norma CGA V-1 2013. Em que: • Minimum Clearence representa a folga mínima, com ou sem rebaixo, que equivale a 2P (em que P é o passo da rosca); • D – Diâmetro maior; • E – Diâmetro médio; • K3 – Diâmetro máximo da abertura axial roscada da bolacha, antes da conexão válvula-bolacha; • L1 – Acoplamento nominal; • 0 – Plano de referência para medição da rosca externa; • I - Plano de referência para medição da rosca interna; • P – Passo da rosca; Na Tabela 28 apresentam-se os requisitos da Norma referentes ao perfil da rosca, ao ângulo do perfil, ao passo e à conicidade. Na Tabela 29 apresentam-se as especificações para rosca exterior e na Tabela 30 para a rosca interior. A unidade SI das dimensões apresentadas é o milímetro.
Anexo III. Estudo dos perfis de rosca 25E e 3/4 14’’ NGT 114 Tabela 28: Requisitos da Norma ISO 11363-1. Nota. Adaptado de Norma CGA V-1 2013. Tabela 29: Dimensões, em milímetros, para a haste da válvula (rosca externa). Extremidade mais estreita Rosca Total Extremidade mais larga Diâmetro maior, D0 Diâmetro médio, E0 Chanfro (45º) x Diâmetro Mínimo Diâmetro médio, E8 Comprimento, L8 Diâmetro maior, D10 Comprimento total, L10 1,0248 0,9677 0,9063 1,0157 0,7676 1,0795 0,8750 Nota. Adaptado de Norma CGA V-1 2013. Tabela 30: Dimensões, em milímetros, para a haste da bolacha (rosca interna). Nota. Adaptado de Norma CGA V-1 2013. Requisitos da Norma Perfil da Rosca NGT (National Gas Taper) Ângulo do perfil, a 60o Passo, P 1,814 mm Conicidade 1/16 Acoplamento Nominal, L1 0,3390 mm Raio mínimo, G Diâmetro médio, E1 Rosca total Diâmetro máximo, K3 Diâmetro médio, E3 Comprimento L1+L3 Comprimento mínimo raiz completo, L9 0,6875 0,9889 0,8972 0,9543 0,5533 0,6961
Implementação de um Projeto de Melhoria suportado na metodologia Seis Sigma numa empresa de garrafas de gás 115 ANEXO IV – ESTUDO DAS CARACTERÍSTICAS DOS MATERIAIS VEDANTES (continuar para o sub capítulo 4.1.4 Localização do Problema) Tabela 31: Estudo das características dos materiais vedantes Nota. NE – Não especificado; NA – Não aplicado. Adaptação própria. Plasticol Nural 14 Fita Teflon Identificação do produto Fornecedor Henkel Adhesivos S.L UA Guarnitex Âmbito de aplicação Produto formulado para vedar roscas em tubagens por onde circulem gases e líquidos corrosivos. Fita PTFE, recomendada pela vedação de tubos de rosca. Propriedades Físicas e Químicas Aspeto Pasta Fita Cor Vermelho Branco Viscosidade [Pa.s] 500-700 Pa.s (a 23oC) NA Ponto de inflamação [oC] 30oC NA Vida útil 3 anos NE Gama temperatura [oC] -40oC a +150oC -200oC a +280oC Densidade 1,56 g/ml (a 20oC) 0,40 (±0,01) [gr/cm3] Pressão [bar] NE 210 pH NE 0-14 Largura [mm] NA 12, 19 ou 25 Comprimento [m] NA 12, 25 ou 50 Espessura [mm] NA 0,1 Outras informações Observações - Alta resistência a líquidos e gases corrosivos; - Aplicável em roscas até 1 polegada de diâmetro; - Quimicamente inerte, exceto a materiais alcalinos; - Não endurece; - Resistente à água, ao ar, ao gás, a hidrocarbonetos.
Implementação de um Projeto de Melhoria suportado na metodologia Seis Sigma numa empresa de garrafas de gás 116 ANEXO V – PROCESSO PRODUTIVO DE UMA GARRAFA DE GÁS (voltar ao sub capítulo 4.2.1 Processo de Montagem e Aperto da Válvula) Planeamento da Produção O Planeamento da Produção (PP) inicia-se com a receção das encomendas de cada cliente, pelo Departamento de Marketing e Vendas (MV). A encomenda é analisada e, posteriormente, é enviada ao cliente uma proposta de encomenda que contém a informação sobre o orçamento, desenhos, entre outras. Após aprovação da proposta de encomenda por parte do cliente, o MV faz chegar aos restantes departamentos toda a informação necessária, para que cada secção consiga executar as suas tarefas adequada e atempadamente. O PP deve garantir que estão reunidos todos os materiais necessários para que a produção das garrafas seja iniciada na data prevista e assegurar o seu abastecimento à linha de produção. Estes materiais incluem as bobinas de aço para o processo de corte de chapa, os slittings de aço para o fabrico de acessórios e outros componentes como tintas, paletes, bolachas, fios de soldadura, entre outros. Uma vez que existem componentes da garrafa que têm programas de PP próprios, nomeadamente, os discos de chapa e os acessórios, o PP também deve garantir que a produção e a preparação destes componentes são efetuadas antes do início do fabrico das garrafas. O número de garrafas que devem ser produzidas não é apenas determinado pela quantidade encomendada pelo cliente. Existe a necessidade de somar a esse número a quantidade de garrafas necessárias para os ensaios destrutivos operados pelos controladores da qualidade. Assim, o número total de garrafas a serem produzidas é igual à soma das que serão entregues ao cliente com as que serão ensaiadas destrutivamente. Este processo é da responsabilidade do Departamento da Qualidade (QA). O número de garrafas a ensaiar depende da norma pela qual se rege a construção da garrafa. As normas de construção mais utilizadas são as normas europeias EN 1442: LPG Equipment and Accessories - Transportable Refillable Welded Steel Cylinders for LPG e EN 13322: Transportable Gas Cylinders - Refillable Welded Steel Gas Cylinders . Processos geradores de abastecimento da linha de produção i) Processo corte de chapa (Figura 69) Figura 69: Fluxograma do processo Corte de Chapa. Adaptação própria. A quantidade de discos a ser cortada está definida no plano de produção para cada encomenda. Esta é determinada sempre por excesso para garantir que, com o setup da linha e ensaios, se garanta a quantidade encomendada pelo cliente.
Anexo V. Processo produtivo de uma garrafa de gás 117 Após a entrega das bobinas de aço é feito o corte dos discos de chapa. Este processo tem um programa de produção diário e é realizado nas instalações da Fábrica 1, na secção de corte de chapa.Esta é constituída por duas prensas de corte, que executam o corte das bobinas de aço no disco com as dimensões pretendidas. Após o corte dos discos, estes são armazenados até à data prevista para o início da produção. ii) Fabrico de acessórios (Figura 70) Figura 70: Fluxograma do processo Fabrico de Acessórios. Adaptação própria. O fabrico dos acessórios, mais especificamente pés e golas, é efetuado na Fábrica 1, de forma automatizada, em duas linhas de produção paralelas. As bobinas de aço utilizadas para o fabrico dos acessórios, designadas por slittings de aço, são inicialmente desenroladas e marcadas. A marcação é imperativa, uma vez que permite gravar informação importante relativa à garrafa para qual estes acessórios se destinam, como o número de série, o tipo de rosca, o nome da empresa fabricante, entre outras informações. Esta pode ser feita tanto nos pés, situação pouco frequente, como nas golas, situação mais recorrente. Após a marcação dos acessórios, estes são cortados segundo as indicações do plano de fabrico da encomenda em questão. Este processo é designado por corte de planificadores. De seguida, os acessórios passam pelo processo de calandragem, processo que lhes dá a forma desejada, e pelo processo de soldadura. Processo de Fabrico Inicialmente, a linha de produção da Fábrica 2 é abastecida, pelo armazém, com a quantidade de discos de chapa, acessórios e restante material necessário para o fabrico das garrafas. Estes são colocados ao longo da linha produção. Ao longo de todo o processo produtivo, o transporte do material é feito através de dois tipos de transportadores, de correntes e aéreo. Na Figura 71 encontra-se o fluxograma relativo ao processo de fabrico.
Anexo V. Processo produtivo de uma garrafa de gás 118 Figura 71: Fluxograma do processo de fabrico de uma garrafa de gás retornável. Adaptação própria. Na fase inicial do processo de fabrico existem dois ramos de linha: linha das coquilhas inferiores e linha das coquilhas superiores. Este começa com o processo de embutissagem, responsável pela conformação plástica dos discos de chapa, onde se obtêm as coquilhas. Cada ramo de linha está equipado com uma prensa hidráulica, constituída por uma matriz, um punção e um serra chapas. Através de alimentares automáticos, o disco de chapa entra na prensa e é comprimido contra a matriz por ação do cerra chapas, para regular o estiramento da chapa e para evitar que este engelhe. De seguida, o punção, ferramenta móvel com a forma do produto final pretendido, exerce uma pressão na chapa na sua região central, dando forma ao interior da peça. A matriz, ferramenta fixa com diâmetro do exterior da peça, proporciona a conformação do lado exterior da coquilha. Devido às forças exercidas sobre a chapa, é necessário utilizar um óleo de embutir cujo o objetivo é proteger o material contra engelhos, riscos e rasgões. De seguida, e mantendo os dois ramos de linha, a coquilha superior é furada, por ação de uma prensa hidráulica (para a posterior soldadura da bolacha), é aparada e sujeita a um processo de rebaixe, para permitir o encaixe da coquilha inferior. O processo de rebaixe é executado por rolos mecânicos que encostam na coquilha e empurram o material para o seu interior, enquanto que esta gira, criando assim a parte do encaixe. Em paralelo, a coquilha inferior é aparada através de um torno mecânico vertical, onde a coquilha gira e é aparada por uma lâmina. Esta operação é necessária para criar a parte exterior do encaixe. Os transportadores de correntes de ambos os ramos seguem o percurso produtivo até ao tanque de desengorduramento. As coquilhas inferior e superior entram no tanque, assim como os pés e as golas, acessórios adicionados à linha por processo manual. Dentro do tanque é feita a lavagem das diferentes peças, através de uma mistura de água e desengordurante, essencial para eliminar o óleo aplicado no início da produção e para que as superfícies de soldadura fiquem limpas e livres de impurezas. Após o desengorduramento, existe um novo conjunto de operações que se desenvolvem em paralelo. Na linha superior a primeira operação é a soldadura das bolachas. Este processo de soldadura designa-se soldadura por arco submerso, em que se usa um arco elétrico de arame coberto por uma
Anexo V. Processo produtivo de uma garrafa de gás 119 porção de fluxo. O operador coloca a bolacha no furo da coquilha superior e a soldadura é feita de forma automática. Fluxo é um produto granulado que suporta a elevada intensidade da corrente usada no processo de soldadura e que protege o metal de solda de contaminações. Durante a soldadura, o calor produzido pelo arco elétrico funde uma parte do fluxo com a ponta do elétrodo. Com o deslocamento do elétrodo ao longo da junta, o fluxo fundido sobrenada e separa-se do metal de solda líquido sob a forma de escória, que protege o metal de solda recém-solidificada do oxigénio e do azoto presentes na atmosfera. Após o arrefecimento, o fluxo não fundido é removido e a escória rapidamente se desprende do metal de solda. As vantagens deste processo são a rapidez de soldadura, a ausência de perda de material e o acabamento dos cordões de solda. De seguida, é soldada a gola. Este processo de soldadura chama-se de soldadura MAG ( Metal Active Gas ). É um processo de soldadura a arco com utilização de um gás protetor, que cateteriza o processo. Entre o elétrodo e a peça cria-se um arco elétrico que funde o elétrodo de fio, criando um sólido cordão de soldadura. É utilizado um gás ativo de proteção, habitualmente o dióxido de carbono, que circula em redor do arco elétrico e protege o banho de fusão dos efeitos atmosféricos. As vantagens da soldadura MAG são a elevada segurança do processo e a capacidade de fusão, apresentando ainda bons indicadores de qualidade metalúrgica e baixa produção de escória ou salpicos. Em paralelo com estas operações, na linha inferior é soldado, também por soldadura MAG, o pé à coquilha inferior. Ambas as coquilhas e respetivas soldaduras são inspecionadas a 100%, para assegurar a conformidade dos processos anteriores. Apesar de não fazer parte da linha de produção, existe um posto de reparação responsável pela reparação das coquilhas cujas soldaduras foram consideradas não conformes. A linha de produção converge e é feito o encaixe das duas coquilhas semiacabadas. Através do processo de soldadura por arco submerso, as duas partes do corpo da garrafa são soldadas circunferencialmente, de modo a unir permanentemente o corpo da garrafa. É feita uma inspeção visual a 100% para assegurar a conformidade da soldadura, tanto em termos de qualidade e segurança, como também em termos de estrutura. Neste ponto da linha existe também um posto de reparação, caso seja necessária alguma intervenção. A partir deste ponto, começa a fase de acabamento (Figura 72). Figura 72: Fluxograma da Fase de Acabamento. Adaptação própria.
Anexo V. Processo produtivo de uma garrafa de gás 120 A fase de acabamento inicia-se com o processo Tratamento Térmico. Uma vez o que os processos de embutissagem e soldadura influenciam a estrutura do aço da garrafa, pois alteram as tensões do material, é necessário submeter as garrafas a um processo de Tratamento Térmico. Este consiste na realização de um ciclo de aquecimento até uma determinada temperatura, que permanece fixa, seguida de um arrefecimento lento. Este processo assegura as propriedades físicas e mecânicas requeridas às garrafas e zonas soldadas, ao eliminar as tensões internas resultantes da soldadura, ao afinar o grão e ao homogeneizar a estrutura do aço. Para tal, é utilizado um forno, com temperatura fixa a cerca de 900oC. O tempo que a garrafa permanece dentro da estufa varia consoante as suas características. Este é controlado através da velocidade com que o transportador de corrente percorre o forno. De seguida, é feito um controlo de qualidade a 100% através de um ensaio hidráulico. Neste ensaio, as garrafas são pressurizadas com água até à pressão definida para o mesmo, de acordo com o que é exigido pela regulamentação normativa aplicada à construção da garrafa. O objetivo é despistar fugas pela soldadura do corpo da garrafa. Caso seja visível, junto às zonas soldadas, perda de água ou formação de uma espécie de espuma, significa que existe fuga pelo corpo da garrafa e esta é rejeitada. Após se retirar a água do interior das garrafas, é roscado às bolachas um pendural que permite que as garrafas sigam, a partir deste ponto, por um transportador aéreo. Estas são submetidas ao processo de granalhagem, processo de acabamento de limpeza abrasiva, que consiste na projeção de partículas abrasivas contra a garrafa. Depois do processo de granalhagem, as garrafas estão prontas para as restantes operações de acabamento. Estas passam por um processo de proteção corrosiva, com o objetivo de proteger a garrafa da corrosão. Para tal, podem ser utilizados dois processos: a pintura com primário, quando se pretende fazer uma pintura eletrostática a pó, ou a metalização com zinco, quando o acabamento é feito com pintura líquida. A pintura com tinta em pó consiste na projeção de partículas de um polímero termoendurecível contra a garrafa, através de um jato de ar comprimido, enquanto que a pintura com tinta líquida consiste na projeção de tinta contra a garrafa. As garrafas seguem para o processo de estufagem, onde adquirem um aspeto uniforme e brilhante. Este confere resistência à garrafa e permite que a pintura adira à sua superfície. De seguida, com o auxílio de um braço mecânico, as garrafas são retiradas do transportador aéreo e voltam a ser colocadas no transportador de correntes. Segue-se o processo de serigrafia, que consiste na impressão do que o cliente pretende ver gravado na garrafa, e o processo limpeza passa macho, onde é retirado o pendural para que se proceda à limpeza da rosca da bolacha, ao interior da garrafa e ao despiste de irregularidades. O transportador de correntes segue para o posto de marcação de tara. Aqui, as garrafas são pesadas, é feito o coeficiente do peso da válvula e é feita a marcação desses valores na garrafa. Após a marcação do valor da tara, as garrafas seguem então para o processo de montagem e aperto da válvula. As garrafas conformes são colocadas em paletes e seguem para expedição. Controlo da Qualidade De modo a conhecer o comportamento e as propriedades mecânicas do material, uma vez que lhe foram aplicados determinados esforços durante o processo de fabrico, são feitos ensaios destrutivos às
Anexo V. Processo produtivo de uma garrafa de gás 121 garrafas, quer ao longo do processo produtivo quer às garrafas acabadas. Estes dependem da norma de construção aplicada. Os ensaios destrutivos mais comuns são os ensaios de rutura sob pressão hidráulica, de fadiga, de tração, de dobragem, de radiografia, de micrografia e de macrografia. No ensaio de rutura sob pressão hidráulica, a garrafa é pressurizada até à rutura. Este ensaio é efetuado com um equipamento que permite que a pressão seja monitorizada e aumentada gradualmente até ao rebentamento da garrafa. É possível registar a expansão volumétrica da garrafa tendo em conta o volume de fluído de ensaio utilizado entre o momento em que a pressão começa a aumentar e o momento de rutura e a diferença entre o volume da garrafa no início e no fim do ensaio. É feita uma inspeção visual, onde se deve verificar que a fratura causada pelo rebentamento ocorreu fora da zona de soldadura, que não causou defeitos visíveis no metal e que o efeito de rebentamento não causou a fragmentação da garrafa. No ensaio de fadiga, o material é submetido a esforços dinâmicos durante um determinado número de ciclos de pressurização. O objetivo é obrigar o material a expandir para que este enfraqueça progressivamente até romper. O número de ciclos efetuado depende das especificações a que o produto deve obedecer. É possível verificar se o tempo de vida da garrafa antes da rutura está de acordo com os parâmetros exigidos. Tanto para o ensaio de tração como para o ensaio de dobragem são retirados da garrafa provetes de teste, de acordo com o que está especificado na norma de construção aplicada. Para que se possam comparar resultados, os provetes são normalizados, isto é, as suas dimensões e geometria devem estar de acordo com essa mesma norma. Para além das dimensões, a norma também especifica o número de provetes a retirar para utilizar em cada ensaio. No ensaio de tração, os provetes de teste são fixos na máquina de ensaios, onde lhes é aplicada uma força trativa uniaxial continuamente crescente até à rutura. O objetivo deste tipo de ensaio é avaliar o comportamento do material quando exposto a situações que envolvem esforços de tração e verificar se os valores de limite plástico, tensão de rutura e alongamento estão de acordo com os valores padronizados para o tipo de material em questão. A fratura do provete deve ocorrer fora da zona da junta de soldadura. No ensaio de dobragem é aplicada uma força sobre o cordão de solda através de um punção, que provoca a dobragem do provete. O objetivo é verificar se, após a dobragem, o cordão de soldadura não apresenta fissuras ou poros. Este ensaio requer o teste de, no mínimo, dois provetes, para que seja possível analisar tanto a raiz como a face do cordão de soldadura. No exame de radiografia, a garrafa é sujeita a um varrimento de uma máquina raio-x. Este permite verificar se o cordão de soldadura está conforme e despistar a existência de poros ou fissuras. Nos ensaios de macrografia, a secção da peça a analisar é previamente polida e geralmente atacada por um reagente específico e apropriado, de modo a expor a macroestrutura da peça em análise. É importante para verificar a geometria e a organização dos cordões de solda depositados na junta em questão, a presença de defeitos associados ao processo de soldadura e observar a região de transição entre o metal de base e o metal de solda (zona termicamente afetada). O registo deste ensaio é feito através de fotografias. Os ensaios de micrografia, imagens da estrutura do grão de aço, permitem obter informações importantes sobre as estruturas metalográficas dos diversos materiais. É importante para verificar o
Anexo V. Processo produtivo de uma garrafa de gás 122 tamanho do grão, a qualidade dos tratamentos térmicos de normalização, de recozimento, bem como também as inclusões não metálicas. São usados especialmente para verificar a uniformidade entre o metal base e os cordões de soldadura. Os procedimentos a adotar em cada ensaio, os requisitos de examinação, os requisitos de aprovação, os requisitos para possíveis reensaios, as informações sobre o processo de certificação, entre outras informações importantes para a certificação do produto final, encontram-se descritas na norma de construção aplicada. Após a realização destes ensaios, e juntamente com o controlo visual efetuado na linha de produção, é possível garantir que a garrafa cumpre todos os requisitos de qualidade e segurança presentes na regulamentação normativa.