Controle Estatístico de Processo CEP - Metodologia de Análise e Solução de Problemas em Engenharia de Produção

MÉTODOLOGIA DE ANÁLISE E SOLUÇÃO DE PROBLEMAS EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO METODOLOGIA DE ANÁLISE E SOLUÇÃO DE PROBLEMAS EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO MÉTODOLOGIA DE ANÁLISE E SOLUÇÃO DE PROBLEMAS EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO CONTROLE ESTATÍSTICO DE PROCESSO O Controle Estatístico de Processo bastante conhecido no ambiente industrial pelas suas iniciais CEP ou SPC do original em inglês Statistical Process Control é uma técnica estatística para verificar a qualidade um produto produto bens serviços durante o processo de produção Fonte PMBOK 2004 p132 Controle Estatístico do Processo manter algo dentro de limites estabelecidos padrões obter conclusões com base matemática dados e números conjunto formado por máquinas material mão de obra meio de medição métodos e meio ambiente MÉTODOLOGIA DE ANÁLISE E SOLUÇÃO DE PROBLEMAS EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO CONTROLE ESTATÍSTICO DE PROCESSO CEP O CEP pode ser utilizado para o controle de grandezas variáveis que podem ser medidas como dimensões ou peso por exemplo Neste caso utilizamse os gráficos de controle das médias e das amplitudes das amostras retiradas durante o processo produtivo O CEP também pode ser utilizado para o controle de grandezas do tipo atributo as quais não necessitam de um instrumento de medida para serem conhecidas como riscos ou manchas em uma pintura por exemplo Nestes casos utilizamse os gráficos de controle do tipo P que verifica a porcentagem de produtos defeituosos ou os gráficos do tipo C que verificam o número de defeitos por peça A capabilidade de um processo mede a capacidade de um processo cumprir as exigências de uma determinada especificação podendo ser medida por meio de dois índices conhecidos como Cp e Cpk Fonte Peinado Graeml 2007 p496 O controle estatístico de processo é um método que utiliza técnicas estatísticas para distinguir se apenas causas naturais de variação estão atuando em um determinado processo MÉTODOLOGIA DE ANÁLISE E SOLUÇÃO DE PROBLEMAS EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO CONTROLE ESTATÍSTICO DE PROCESSO Tipo de matériaprima Cada tipo de matériaprima ou componente quando são recebidos mesmo estando dentro das especificações exigidas do comprador apresentam variações destas especificações por exemplo o aço pode estar ora com a dureza próxima ao limite inferior da especificação ora com a dureza próxima ao limite superior da especificação Ajuste das máquinas Uma máquina de costura pode ter um ajuste de tensão de linha ou fio ou largura de ponto ligeiramente diferente de outra máquina as costuras naturalmente serão diferentes O ajuste de um torno de uma fresa de uma retífica de uma máquina de rebitar em uma linha de produção também são fontes de variação Podese dizer que o ajuste de máquinas é uma rica fonte de variação que precisa ser mantida sob verificação constante Fonte Peinado Graeml 2007 p496 A variação se trata de uma lei fundamental da natureza Em se tratando de uma lei natural como a lei da gravidade não há como mudála É preciso administrar a existência inexorável das variações Causas das variações MÉTODOLOGIA DE ANÁLISE E SOLUÇÃO DE PROBLEMAS EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO CONTROLE ESTATÍSTICO DE PROCESSO Temperatura ambiente é sabida a influência da temperatura na dilatação e contração dos materiais Desnecessário dizer que uma mesma peça apresenta diferentes medidas de tamanho em função da temperatura ambiente dependendo do grau de precisão exigido é necessário ter a temperatura da sala onde as peças são produzidas sob controle Umidade do ar uma indústria de doces comerciais ou mesmo uma padaria por exemplo acerta o ponto do produto de acordo com a temperatura e umidade do ar Em dias épocas de elevada umidade do ar o ponto é mais forte caso contrário o doce corre o risco de tornarse melado em épocas mais quentes o ponto deve ser mais fraco caso contrário os doces produzidos poderão ficar duros demais Para a fabricação de pães massas e biscoitos também é preciso levar em consideração a interferência da umidade relativa do ar Fonte Peinado Graeml 2007 p496 A variação se trata de uma lei fundamental da natureza Em se tratando de uma lei natural como a lei da gravidade não há como mudála É preciso administrar a existência inexorável das variações Causas das variações MÉTODOLOGIA DE ANÁLISE E SOLUÇÃO DE PROBLEMAS EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO CONTROLE ESTATÍSTICO DE PROCESSO Desgaste natural das máquinas um bom exemplo da influência do desgaste natural das máquinas e equipamentos é o rebolo utilizado nas máquinas de usinagem À medida que o rebolo se desgasta a dimensão que está sendo usinada aumenta Os rebolos devem ser trocados ou reajustados freqüentemente nestas operações Troca de turnos todo profissional ligado à área de produção conhece a dificuldade de manter a mesma característica dos produtos fabricados pelo turno da noite pelos produtos fabricados no turno diurno As variações no produto não só podem acontecer em decorrência da diferença de turnos como também ocorrem em decorrência de serem fabricados em linhas ou células de produção diferentes Habilidade e experiência do operador A habilidade e experiência do profissional são fortes contribuintes para a variação na qualidade ou especificações do produto Uma boa costureira irá produzir peças com menor número de defeitos imperceptíveis aos olhos do comprador que uma costureira com menor habilidade Um bom ferramenteiro Construirá uma ferramenta ou molde com as tolerâncias próximas à média especificadas Fonte Peinado Graeml 2007 p496 Causas das variações MÉTODOLOGIA DE ANÁLISE E SOLUÇÃO DE PROBLEMAS EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO CONTROLE ESTATÍSTICO DE PROCESSO Furo oblongo Fonte Peinado Graeml 2007 p496 Peça A furo normal Peça B furo normal Peça B furo oblongo Peça A sobre peça B Peça A sobre peça B Encaixe difícil do parafuso Encaixe fácil do parafuso Peça A furo oblongo MÉTODOLOGIA DE ANÁLISE E SOLUÇÃO DE PROBLEMAS EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO CONTROLE ESTATÍSTICO DE PROCESSO Variações por causas naturais as causas são aleatórias e inevitáveis ou seja não podem ser evitadas ou removidas Somos obrigados a aceitálas e conviver com elas Variações decorrentes de causas especiais são aquelas ocasionadas por motivos não naturais que podem ser identificados e corrigidos Fonte Peinado Graeml 2007 p496 Como não é possível eliminar as variações entre produtos é preciso então mantêlas sob controle Em que pese o grande número de causas de variações dos processos elas podem ser classificadas em apenas dois grupos Tipos de variações MÉTODOLOGIA DE ANÁLISE E SOLUÇÃO DE PROBLEMAS EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO CONTROLE ESTATÍSTICO DE PROCESSO Processo sob controle Um processo está sob controle quando existem apenas causas naturais de variação atuando neste processo Em outras palavras as variações existentes entre cada um dos produtos fabricados são naturais impossíveis de serem corrigidas e portando aceitas e todos os produtos são considerados como bons As variações naturais que ocorrem por causas naturais em um processo sob controle sempre estarão dentro das tolerâncias exigidas na especificação do produto Processo fora de controle Um processo está fora de controle quando existem causas especiais de variação atuando Em outras palavras as variações existentes entre cada um dos produtos fabricados não são naturais portanto possíveis de serem identificadas e devem ser corrigidas As variações ocorridas podem estar ou não dentro das tolerâncias exigidas nas especificações do produto o controle estatístico de processo adequadamente implantado e utilizado visa eliminar as causas especiais antes que saiam das tolerâncias aceitáveis e o produto seja rejeitado gerando custos desnecessários ao produto Controle estatístico do processo O CEP permite o entendimento da variação do processo Utilizando técnicas estatísticas básicas é possível distinguir se apenas causas naturais estão atuando no momento do processo produtivo Fonte Peinado Graeml 2007 p496 Tipos de variações MÉTODOLOGIA DE ANÁLISE E SOLUÇÃO DE PROBLEMAS EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO CONTROLE ESTATÍSTICO DE PROCESSO Fonte Peinado Graeml 2007 p496 Bernstein considera em seu livro Desafio aos deuses que a idéia mais revolucionária dos tempos modernos consiste no domínio do risco a noção de que o futuro não está à mercê dos caprichos dos deuses Até os homens descobrirem como transpor esta barreira tudo era pertencente à vontade obscura da vontade dos deuses 1 2 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 a Histograma com poucos lançamentos b Histograma com mais lançamentos c Histograma com ainda mais lançamentos d Histograma após certa quantidade de lançamentos 1 2 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 Tipos de variações MÉTODOLOGIA DE ANÁLISE E SOLUÇÃO DE PROBLEMAS EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO CONTROLE ESTATÍSTICO DE PROCESSO Cálculo da média da amostra Fonte Peinado Graeml 2007 p496 A média conforme o próprio nome diz informa uma medida de tendência central ou seja um valor que representa a maioria dos elementos da amostra Na simbologia utilizada em estatística a média é representada através da letra x com uma barra sobre a mesma n x x n i i 1 Onde x média xi medida do iésimo elemento da amostra n número de elementos da amostra MÉTODOLOGIA DE ANÁLISE E SOLUÇÃO DE PROBLEMAS EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO CONTROLE ESTATÍSTICO DE PROCESSO Cálculo da amplitude da amostra Fonte Peinado Graeml 2007 p496 A amplitude é a diferença entre o maior valor e o menor valor apresentado pelos elementos da amostra A amplitude é um número que serve para dizer quanto os elementos da amostra estão distantes do valor da média podese dizer que a amplitude é uma medida da tendência do afastamento da média Maior valor de elemento menor valor de elemento R O gerente de produção da Chapabrás deseja implementar um controle estatístico de processo para o comprimento de determinada chapa de aço cortada no setor de corte Para isto mediu o valor do comprimento de uma amostra de nove amostras de chapa de aço cujos valores estão relacionados no Quadro abaixo Chapas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Comprimento mm 150 149 151 149 147 145 150 149 151 MÉTODOLOGIA DE ANÁLISE E SOLUÇÃO DE PROBLEMAS EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO CONTROLE ESTATÍSTICO DE PROCESSO Média e amplitude da curva de distribuição normal Fonte Peinado Graeml 2007 p496 A média conforme o próprio nome diz informa uma medida de tendência central ou seja um valor que representa a maioria dos elementos da amostra Na simbologia utilizada em estatística a média é representada através da letra x com uma barra sobre a mesma Valores Média Amplitude MÉTODOLOGIA DE ANÁLISE E SOLUÇÃO DE PROBLEMAS EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO CONTROLE ESTATÍSTICO DE PROCESSO Influências das causas de variação Fonte Peinado Graeml 2007 p496 Valores Média Amplitude Valores Média Amplitude Valores Média Amplitude Valores Média Amplitude A B C D MÉTODOLOGIA DE ANÁLISE E SOLUÇÃO DE PROBLEMAS EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO CONTROLE ESTATÍSTICO DE PROCESSO Tipos de grandezas Grandezas do tipo variável São características encontradas no produto físico que podem ser medidas por algum instrumento de medição e tenham um valor que possa ser medido por uma grandeza numérica Exemplo Peso expresso em quilogramas Altura diâmetro largura expressos em metros Velocidade expressa em quilômetros por hora Tempo expresso em segundos Volume expresso em litros Luminosidade expresso em lumens ou candelas Emissão de ruídos expresso em decibéis etc Fonte Peinado Graeml 2007 p496 É possível utilizar o Controle Estatístico de Processo para controlar várias características ou grandezas Somente será possível controlar características que podem ser contadas ou então medidas MÉTODOLOGIA DE ANÁLISE E SOLUÇÃO DE PROBLEMAS EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO CONTROLE ESTATÍSTICO DE PROCESSO Tipos de grandezas Grandezas do tipo atributo São características do produto bem serviço que não necessitam de um instrumento de medida para serem conhecidas Exemplo riscos na pintura manchas amassamentos trincas quebras pacotes abertos etc Os atributos têm somente dois estados certo ou errado Ou seja o produto tem ou não tem aquele defeito que se está controlando Fonte Peinado Graeml 2007 p496 É possível utilizar o Controle Estatístico de Processo para controlar várias características ou grandezas Somente será possível controlar características que podem ser contadas ou então medidas MÉTODOLOGIA DE ANÁLISE E SOLUÇÃO DE PROBLEMAS EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO CONTROLE ESTATÍSTICO DE PROCESSO Gráfico de controle de variáveis FASES DE ELABORAÇÃO DOS GRÁFICOS DE CONTROLE 1 Determinar o limite superior e o limite inferior do gráfico de controle da média e do gráfico de controle da amplitude para cada uma das variáveis a serem controladas 2 Estabelecer um plano para a retirada das amostras das peças do processo cada amostra deve ter um determinado número de peças 3 Para cada amostra retirada medir a média e a amplitude 4 Colocar os valores encontrados nos gráficos verificando se estes valores se situam dentro dos limites do gráfico caso afirmativo indicará que o processo está sob controle 5 Analisar os gráficos verificando a necessidade de alguma atuação no processo Fonte Peinado Graeml 2007 p496 São utilizados dois gráficos de controle estatístico de processo um gráfico para o controle da média e outro para o controle da amplitude MÉTODOLOGIA DE ANÁLISE E SOLUÇÃO DE PROBLEMAS EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO CONTROLE ESTATÍSTICO DE PROCESSO Gráfico de controle de variáveis Fonte Peinado Graeml 2007 p496 São utilizados dois gráficos de controle estatístico de processo um gráfico para o controle da média e outro para o controle da amplitude R A x LIC x LM R A x LSC R D LIC R LM R D LSC 3 4 Limites do gráfico de controle da média Limites do gráfico de controle da amplitude N 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 15 18 20 A 188 102 073 058 048 042 037 034 031 027 022 019 018 D4 327 257 228 211 200 192 186 182 178 172 165 161 159 D3 0 0 0 0 0 008 014 018 022 028 035 039 041 MÉTODOLOGIA DE ANÁLISE E SOLUÇÃO DE PROBLEMAS EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO CONTROLE ESTATÍSTICO DE PROCESSO Índice de capabilidade Cp Um processo de um fabricante de eixos cilíndricos controla o diâmetro destes através de um CEP que tem LSC 104 mm LM 100 mm e LIC 96 mm A especificação do diâmetro exigida pelo projeto é de 1000 150 mm Qual o índice de capabilidade do processo Fonte Peinado Graeml 2007 p496 Este índice mede a folga existente entre os limites das especificações dados pelo projeto e os limites das especificações do processo dados pelos limites dos gráficos de controle LIC LSC LIE LSE Cp MÉTODOLOGIA DE ANÁLISE E SOLUÇÃO DE PROBLEMAS EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO CONTROLE ESTATÍSTICO DE PROCESSO Índice de capabilidade Cp Um processo de um fabricante de eixos cilíndricos controla o diâmetro destes através de um CEP que tem LSC 104 mm LM 100 mm e LIC 96 mm A especificação do diâmetro exigida pelo projeto é de 1000 150 mm Qual o índice de capabilidade do processo Fonte Peinado Graeml 2007 p496 Limites 96 104 100 LSE Diferença no processo Diferença na especificação LIE LSC LIC LM 115 85 MÉTODOLOGIA DE ANÁLISE E SOLUÇÃO DE PROBLEMAS EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO CONTROLE ESTATÍSTICO DE PROCESSO Programa seis sigmas Fonte Peinado Graeml 2007 p496 O programa seis sigmas iniciou na Motorola nos anos 80 Seis sigmas correspondem a seis desvios padrão de cada lado da média o que representa um índice de capabilidade de 20 6σ Limites do processo Limites do projeto 6σ 3σ Limites do processo Limites do projeto 3σ MÉTODOLOGIA DE ANÁLISE E SOLUÇÃO DE PROBLEMAS EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO CONTROLE ESTATÍSTICO DE PROCESSO Programa seis sigmas Fonte Peinado Graeml 2007 p496 Dizer que um processo tem índice de capabilidade dois implica em um índice de aceitação de 34 peças não conformes por milhão A meta deste programa é reduzir a variação dos limites do processo para 50 da variação dos limites da especificação Nível Sigma Defeitos por milhão Custo do desperdício 2 308537 superior a 40 3 66807 25 a 40 das vendas 4 6210 15 a 25 das vendas 5 233 5 a 15 das vendas 6 34 menos de 1 MÉTODOLOGIA DE ANÁLISE E SOLUÇÃO DE PROBLEMAS EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO CONTROLE ESTATÍSTICO DE PROCESSO Índice de capabilidade unilateral Cpk Supondo que o fabricante de eixos cilíndricos do exemplo anterior deseje produzir no mesmo processo com LSC 104 LM 100 e LIC 96 deseje produzir eixos com especificação de medida do diâmetro seja de 105 06 mm calcular o Cpk Fonte Peinado Graeml 2007 p496 O índice de capabilidade unilateral foi criado para medir a capacidade de um processo quando o valor médio da especificação é diferente do valor da média dos gráficos de controle 3 3 min x LSE LIE x Cpk MÉTODOLOGIA DE ANÁLISE E SOLUÇÃO DE PROBLEMAS EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO CONTROLE ESTATÍSTICO DE PROCESSO Índice de capabilidade unilateral Cpk Supondo que o fabricante de eixos cilíndricos do exemplo anterior deseje produzir no mesmo processo com LSC 104 LM 100 e LIC 96 deseje produzir eixos com especificação de medida do diâmetro seja de 105 06 mm calcular o Cpk Fonte Peinado Graeml 2007 p496 Limites 96 104 100 LM LIC LSC LSE 111 LME 105 LSE 99 Diferença no processo Diferença na especificação