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CONTROLE ESTATÍSTICO DE PROCESSOS Gizele Lozada Catalogação na publicação: Poliana Sanchez de Araujo – CRB 10/2094 L925c Lozada, Gisele. Controle estatístico de processos / Gisele Lozada ; [revisão técnica: Henrique Martins Rocha] . – Porto Alegre : SAGAH, 2017. 295 p. : il. ; 22,5 cm. ISBN 978-85-9502-116-7 1. Estatística – Controle de processos. I. Título. CDU 519.2 Revisão técnica: Henrique Martins Rocha Graduação em Engenharia Mecânica (UERJ) Mestrado em Sistemas de Gestão (UFF) Doutorado em Engenharia Mecânica (UNESP) Pós-doutorado em Projetos/ Desenvolvimento de Novos Produtos (UNESP) Iniciais_Controle estatístico de processos.indd 2 18/07/2017 09:29:47 Gráficos de controle para atributos/itens defeituosos Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Reconhecer características e objetivos dos gráficos de controle para atributos destinados a itens defeituosos. Definir as diferentes formas de construção dos gráficos de controle para atributos destinados a itens defeituosos. Identificar como se dá a aplicação dos gráficos de controle para atri- butos destinados a itens defeituosos. Introdução De certa forma, podemos considerar que as variações são naturais e inerentes a qualquer processo, em maior ou menor grau de ocorrên- cia e abrangência. Contudo, estas variações precisam ser conhecidas, compreendidas e controladas, para que seu impacto sobre o processo e seus resultados seja o menor possível. E é justamente neste contexto que ingressa o controle estatístico de processo (CEP), com a intenção de colaborar na redução sistemática da variabilidade em processos e, con- sequentemente, contribuir para que os produtos e serviços decorrentes deles apresentem adequado nível de qualidade. Neste trabalho, o CEP conta com uma considerável gama de ferra- mentas e técnicas, entre as quais estão os gráficos de controle, em suas diferentes especialidades, como os gráficos de controle para atributos. Seu processo de construção e implementação, ainda que destinado a uma de suas categorias específicas (itens defeituosos), é voltado ao controle das características da qualidade de denominados atributos. Sua utilização permite identificar se um processo está fora de controle estatístico, possibilitando que as medidas corretivas apropriadas possam ser tomadas imediatamente. U3_C10_Controle estatístico de processos.indd 155 17/07/2017 12:28:12 Neste capítulo, você vai estudar os gráficos de controle para atributos (especificamente aqueles destinados a itens defeituosos), suas caracte- rísticas e objetivos, bem como suas diferentes formas de construção e o funcionamento de sua aplicação. Gráficos de controle para atributos destinados a itens defeituosos Segundo Ramos, Almeida e Araújo (2013, p. 75), “atributo é uma característica da qualidade representada pela ausência ou presença de não conformi- dade em um processo ou serviço, onde não conformidade signifi ca falha no atendimento das necessidades e/ou expectativas do cliente”. Estes mesmos autores complementam, citando Prazeres (1996), defi nindo atributo como uma “característica ou propriedade de uma unidade de produto ou serviço, avaliada quanto a existência ou não de um requisito especifi cado ou esperado” Aroma, sabor e pureza são exemplos de atributos a serem avaliados em uma deter- minada marca de café, no contexto da definição de Ramos, Almeida e Araújo (2013). A aprovação ou não aprovação de um serviço executado, unidades defeituosas de um determinado produto, não conformidades encontradas em um produto ou serviço, são exemplos de atributos no contexto da definição de Prazeres (1996). Um item é considerado defeituoso quando classificado como completa- mente inaceitável para uso. Antes da remessa final, a inspeção de qualidade avalia os itens e os classifica como “aprovado” ou “reprovado” para impedir a entrega de unidades que serão inutilizáveis. Assim, cada item é considerado defeituoso ou não, existindo apenas duas escolhas possíveis. Deste modo, é importante sinalizar a diferença entre itens defeituosos ou com defeitos. Um defeito corresponde a um desvio das especificações, mas não necessariamente significa que o item no qual se encontra não possa ser usado. O defeito simplesmente indica que o item não é inteiramente conforme o pretendido. Logo, um item defeituoso irá conter um ou mais defeitos, mas Controle estatístico de processos 156 U3_C10_Controle estatístico de processos.indd 156 17/07/2017 12:28:13 nem todo item com defeito(s) é considerado defeituoso, pois isso dependerá da gravidade do(s) defeito(s). Um carro pode ser uma boa ilustração para a compreensão da diferença entre defeito e item defeituoso: o carro ou partes dele podem conter diversos defeitos, como uma costura mal feita no estofamento – será um item que não atendeu as especificações, mas não impede que o carro seja utilizado. Agora se for detectado um problema na barra de direção, a utilização do carro estará comprometida, e será considerado defeituoso. Vale ainda a observação de que ambos os defeitos podem ocorrer em um mesmo carro, situação na qual teríamos dois defeitos e um item defeituoso. Neste contexto, os gráficos de controle para atributos são utilizados para a verificação da porcentagem de unidades não conformes na amostra, visando avaliar a proporção de itens defeituosos em seu processo. As análises pretendidas podem ser baseadas em diversos modelos, sendo uma de suas versões mais conhecidas o gráfico ou carta p, também chamado de gráfico da proporção (fração) de itens defeituosos. Mas outros métodos também podem ser utilizados, como a carta NP, teste para 1 (uma) propor- ção, teste para 2 (duas) proporções ou análise de capacidade binomial, cada um com suas particularidades, mas todas em geral baseadas no modelo de probabilidade binomial (0 ou 1, sucesso ou fracasso, ou outras analogias de apenas duas alternativas possíveis). A construção dos gráficos de controle para atributos destinados a itens defeituosos Os gráfi cos p para controle de atributos – itens defeituosos, podem ser elabo- rados de diferentes formas, sendo defi nidos em função das características da amostra que será analisada. Para sua construção, as amostras não necessitam serem de tamanho constante. O que importa é o número de itens com algum defeito, independentemente de quantos defeitos haja em cada item. A fração de defeituosos p poderá estar referida a amostras de tamanhos fixos n coletadas regularmente, ou também poderá se referir a 100% da pro- dução num determinado intervalo de tempo (p. ex., uma hora, um dia, etc.). 157Gráficos de controle para atributos/itens defeituosos U3_C10_Controle estatístico de processos.indd 157 17/07/2017 12:28:13 Isso significa que os subgrupos podem, em princípio, ter tamanho variável. Como consequência da variabilidade do tamanho amostral, os limites de controle também terão amplitude variável. A construção dos gráficos p só é possível se as seguintes condições forem satisfeitas: n × p ≥ 5 n × (1 – p) ≥ 5 Os gráficos p visam controlar a proporção de defeitos por grupo. Teorica- mente, o gráfico p só deve ser empregado para amostras com um número n de elementos maior que 10/p. Na prática, é comum adotar-se n> 5/p. Deve-se tomar pelo menos K = 25 amostras. A construção do gráfico p é possível em diferentes condições de amostras. Vejamos algumas delas (Ramos et al, 2013): Tamanho amostral constante Tamanho amostral variável Média amostral. No caso do tamanho amostral constante, a fração não conforme (pj) corresponde à razão entre o número de itens não conformes de uma amostra (dj) e o total de itens desta amostra (n), ou seja: pj = ^ dj n , = 1, ..., m Caso (pj) seja conhecido, mas (dj) não, ele pode ser calculado considerando: dj = n × pj, j = 1, ..., m ^ Sendo m amostras analisadas, cada uma com tamanho n, e (pj) e sendo a fração não conformeda j-é sima amostra, a linha central e os limites de controle são determinados por: Controle estatístico de processos 158 U3_C10_Controle estatístico de processos.indd 158 17/07/2017 12:28:15 LSC = p + k p (1 – p) n LC = p LIC = p – k p (1 – p) n Em que a média das m frações não conformes é apurada por: p = 1 m ∑ m j = 1 pj Importante comentar que: k usualmente assume o valor 3; caso o resultado numérico do LIC seja negativo, deve-se adotar LIC = 0. No caso do tamanho amostral variável, a fração não conforme (pj) é estimada por: pj = ^ dj nj , j = 1, ..., m O número estimado de itens não conformes da amostra (dj ^ ) é : dj = nj × pj ^ E a linha central e os limites de controle são dados por: LSC = p + k p (1 – p) n j LC = p LIC = p – k p (1 – p) n j 159Gráficos de controle para atributos/itens defeituosos U3_C10_Controle estatístico de processos.indd 159 17/07/2017 12:28:19 No caso da média amostral (n), que corresponde a uma alternativa relacio- nada ao tamanho amostral variável, são consideradas m amostras analisadas, cada uma com tamanho (nj). A linha central e os limites de controle são dados por: LSC = p + k p (1 – p) n LC = p LIC = p – k p (1 – p) n Em que (p) é definido por: n = 1 m ∑ m j = 1 nj O controle de atributos também pode ser realizado por meio de gráficos Np. Neste caso, (np) se define como o número de itens defeituosos (não con- formes) na amostra. A construção dos gráficos Np tem por base a distribuição binomial, sendo que este tipo de gráfico de controle só pode ser construído quando as amostras apresentarem tamanhos iguais (n). Os limites de controle e linha central são, então, obtidos diretamente da carta p: LSC = np + 3 np (1 – p) LC = np LIC = np – 3 np (1 – p) Tanto para o gráfico p, Np ou outro modelo semelhante, é importante sinalizar uma questão relativa aos limites de controle. Durante o período inicial da implantação do controle de processos, é bastante provável que estes apresentem variações originadas de diversas fontes, exibindo inclusive causas especiais de variação. Por este motivo, o processo de apuração dos limites de controle, que integra o procedimento para a construção dos gráficos de controle, deve ser realizado sucessivas vezes, para que as causas especiais Controle estatístico de processos 160 U3_C10_Controle estatístico de processos.indd 160 17/07/2017 12:28:21 sejam detectadas e removidas da análise, até que se consiga avaliar o processo livre de suas interferências. Dessa forma, cabe ressaltar que, durante este período preliminar, os limites de controle apurados corresponderão a valores provisórios a serem utilizados como referência enquanto ainda não houver um histórico longo o suficiente para estabelecer os limites de um processo estável. Somente após estes ciclos iterativos de verificação (recálculos) é que os limites de controle passam a ser utilizados de forma efetiva para a monitoria do processo. Afinal, com o tempo e a consequente geração de históricos de resultados, obtidos pelas sucessivas análises, os limites provisórios são substituídos por limites definitivos, que são periodicamente atualizados, conforme os resultados históricos evoluem. A partir daí, quando forem verificadas ocorrências (pontos) fora dos limi- tes, estes devem ser analisados de maneira adequada, bem como a totalidade do processo em que ocorreram, para que as medidas corretivas necessárias sejam tomadas. Sendo assim, a revisão do valor central e limites de controle do gráfico é necessária quando a análise do processo mostra que o mesmo se encontra fora de controle. Neste caso, os pontos acima do limite superior devem ser descartados (pois representam causas especiais de variação), e nova apuração deve ser realizada, até que restem apenas pontos dentro dos limites. Os pontos abaixo do limite inferior de controle a princípio não precisam descartados, pois sinalizam qualidade excepcionalmente boa. Leia mais sobre os gráficos de controle para atributos destinados a itens defeituosos, incluindo suas diferentes formas de construção, na obra Controle Estatístico da Qualidade (RAMOS; ALMEIDA; ARAÚJO, 2013, cap. 5). Aplicando gráficos de controle para atributos Vejamos um exemplo prático para a melhor compreensão dos conceitos estudados. 161Gráficos de controle para atributos/itens defeituosos U3_C10_Controle estatístico de processos.indd 161 17/07/2017 12:28:21 Gráfico p Uma fábrica de suco de laranja colheu dados relativos ao número de garrafas amassadas (defeituosas), que estão dispostos na Tabela 1. Foram colhidas 30 amostras com 50 itens cada (todas com o mesmo tamanho). Amostras Número de defeituosos Fração de defeituosos 01 12 0,24 02 15 0,30 03 08 0,16 04 10 0,20 05 04 0,08 06 07 0,14 07 16 0,32 08 09 0,18 09 14 0,28 10 10 0,20 11 5 0,10 12 6 0,12 13 17 0,34 14 12 0,24 15 22 0,44 16 8 0,16 17 10 0,20 18 5 0,10 19 13 0,26 20 11 0,22 21 20 0,40 22 18 0,36 23 24 0,48 Tabela 1. Tabela de dados. (Continua) Controle estatístico de processos 162 U3_C10_Controle estatístico de processos.indd 162 17/07/2017 12:28:22 Informações importantes: Temos m = 30 e n = 50. p = m ∑ m i=1 pi = 30 ∑ 30 i=1 pi = 30 6,94 = 0,2313 Verificando se o tamanho das amostras é adequado à construção do gráfico p (condições satisfeitas). ni × p = 50 × (0,2313) = 11,565 ≥ 5 ni × (1 – p) = 50 × (0,7687) = 38,435 ≥ 5 Tabela 1. Tabela de dados. Amostras Número de defeituosos Fração de defeituosos 24 15 0,30 25 09 0,18 26 12 0,24 27 07 0,14 28 13 0,26 29 09 0,18 30 06 0,12 Fonte: Portal Action ([201-?]). (Continuação) 163Gráficos de controle para atributos/itens defeituosos U3_C10_Controle estatístico de processos.indd 163 17/07/2017 12:28:22 Apurando limites e linha central para construir o gráfico p: LSC = p + 3 p (1 – p) n i LC = p = 0,2313 LIC = p – 3 p (1 – p) n i = 0,2313 + 3 0,2313 (1 – 0,2313) 50 = 0,41 = 0,2313 – 3 0,2313 (1 – 0,2313) 50 = 0,052 O gráfico resultante está apresentado na Figura 1: Figura 1. Gráfico p. Fonte: Portal Action ([201-?]). Note que os pontos 15 e 23 encontram-se fora do limite superior de controle, indicando a existência de causas especiais de variação. Após a verificação da ocorrência destes pontos, eles foram retirados das amostras e uma nova verificação foi realizada: p = 28 ∑ 28 i=1 pi = 28 6,02 = 0,215 Controle estatístico de processos 164 U3_C10_Controle estatístico de processos.indd 164 17/07/2017 12:28:23 Novos limites de controle foram calculados: LSC = p + 3 p (1 – p) n i LC = p = 0,215 LIC = p – 3 p (1 – p) n i = 0,215 + 3 0,215 (1 – 0,215) 50 = 0,389 = 0,215 – 3 0,215 (1 – 0,215) 50 = 0,041 O novo gráfico resultante está apresentado na Figura 2: Figura 2. Novo gráfico p, com limites revisados. Fonte: Portal Action ([201-?]). Note que, mesmo com a retirada dos pontos fora dos limites de controle e a revisão desses limites de controle, ainda existe um ponto que ultrapassa os novos limites, indicando a presença de causa especial de variação. Assim como na etapa anterior, após a verificação da ocorrência destes pontos, os mesmos foram retirados das amostras e uma nova verificação foi realizada, considerando os dados contidos na Tabela 2. 165Gráficos de controle para atributos/itens defeituosos U3_C10_Controle estatístico de processos.indd 165 17/07/2017 12:28:24 Fonte: Portal Action ([201-?]). Amostras Defeituosos Fração de defeituosos 31 09 0,18 32 06 0,12 33 12 0,24 34 05 0,1 35 06 0,12 36 04 0,08 37 05 0,1 38 03 0,06 39 07 0,14 40 06 0,12 41 02 0,04 42 04 0,08 43 03 0,06 44 06 0,12 45 05 0,1 46 04 0,08 47 08 0,16 48 05 0,1 49 06 0,12 50 07 0,14 51 05 0,1 52 06 0,12 53 03 0,06 54 04 0,08 Tabela 2. Nova tabela de dados. Uma nova verificação foi realizada: p = 24 ∑ 24 i=1 pi = 24 2,62 = 0,10917 Controle estatístico de processos 166 U3_C10_Controle estatísticode processos.indd 166 17/07/2017 12:28:24 Novos limites de controle foram calculados: LSC = p + 3 p (1 – p) n i LC = p = 0,10917 LIC = p – 3 p (1 – p) n i = 0,10917 + 3 0,10917 (1 – 0,10917) 50 = 0,24147 = 0,10917 – 3 0,10917 (1 – 0,10917) 50 = 0 O novo gráfico resultante está apresentado na Figura 3: Figura 3. Novo gráfico p, com limites revisados. Fonte: Portal Action ([201-?]). Note que agora não existem pontos fora dos limites de controle, também sinalizando que estes limites de controle estabelecidos estão mais adequados a um processo sob controle estatístico, podendo ser utilizados como limites provisórios. Gráfico Np Este gráfi co de controle pode ser construído para a situação do exemplo, pois suas amostras apresentam tamanhos iguais. 167Gráficos de controle para atributos/itens defeituosos U3_C10_Controle estatístico de processos.indd 167 17/07/2017 12:28:25 Apurando limites e linha central, para a construção do gráfico Np: LSC = np + 3 np (1 – p) = 50 * 0,2313 + 3 (50 * 0,2313) * (0,7687) = 20,51 LC = np = 11,57 LIC = np – 3 np (1 – p) = 50 * 0,2313 – 3 (50 * 0,2313) * (0,7687) = 2,62 O novo gráfico resultante está apresentado na Figura 4: Figura 4. Gráfico Np. Fonte: Portal Action ([201-?]). Controle estatístico de processos 168 U3_C10_Controle estatístico de processos.indd 168 17/07/2017 12:28:26 1. Sobre os gráficos de controle para atributos destinados a itens defeituosos, é correto afirmar: a) O que importa é o número de itens com algum defeito, independentemente de quantos defeitos existam em cada item. b) O que importa são quantos defeitos existem em cada item, não o número de itens com algum defeito. c) Um item é considerado defeituoso quando classificado como parcialmente inaceitável para uso. d) A existência de um ou mais defeitos automaticamente classifica o item como defeituoso. e) A existência de um ou mais defeitos automaticamente classifica o item como defeituoso. 2. São formas de construção dos gráficos de controle para atributos/itens defeituosos: a) Percentual defeituoso. b) Total dos defeituosos. c) Tamanho amostral constante, tamanho amostral variável e média amostral. d) Tamanho amostral dos defeituosos. e) Média percentual absoluta do erro de peças defeituosas. 3. O emprego dos gráficos é recomendado quando atendidas algumas condições, entre as quais, podemos destacar: a) Teoricamente, o gráfico p só deve ser empregado para amostras com um número n de elementos maior que 25/p. b) Na prática, é comum o emprego do gráfico p com n> 15/ p. c) Para o empregado do gráfico p deve-se tomar pelo menos K = 25 amostras d) O número n de elementos para o emprego do gráfico p costuma ser o mesmo na teoria e na prática. e) Os gráficos Np (número de itens defeituosos na amostra) só podem ser construídos quando as amostras apresentarem tamanhos diferentes. 4. No caso do tamanho amostral constante, qual das equações adiante permite apurar a fração não conforme corresponde a razão entre o número de itens não conformes de uma amostra e o total de itens desta amostra? a) dj = n × pj, j = 1, ..., m ^ b) LSC = p + k p (1 – p)n c) LIC = p – k p (1 – p) n d) p = 1 m ∑ m j = 1 pj e) pj = ^ dj n , j = 1, ..., m 169Gráficos de controle para atributos/itens defeituosos U3_C10_Controle estatístico de processos.indd 169 17/07/2017 12:28:28 PORTAL ACTION. 5.1 Gráfico P: proporção ou fração de defeituosos. [201-?]. Disponível em: <http://www.portalaction.com.br/controle-estatistico-do-processo/51-grafico- -p-proporcao-ou-fracao-de-defeituosos>. Acesso em: 01 maio 2017. RAMOS, E. M. L. S.; ALMEIDA, S. dos S. de; ARAÚJO, A. dos R. Controle estatístico da qualidade. Porto Alegre: Bookman, 2013. Leituras recomendadas MEYER, P. L. Probabilidade: aplicação à estatística. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1980. MORETTIN, L. G. Estatística básica: probabilidade. São Paulo: Makron Books, 1999. v. 1. MORETTIN, L. G. Estatística básica: inferência. São Paulo: Makron Books, 1999. v. 2. TRIOLA, M. F. Introdução à estatística. 7. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1999. 5. No caso do tamanho amostral variável, qual das equações adiante permite apurar o número estimado de itens não conformes da amostra? a) pj = ^ dj nj , j = 1, ..., m b) LSCj = p + k p (1 – p) nj c) dj = nj × pj ^ d) LIC j = p – k p (1 – p) n j e) n = 1 m ∑ m j = 1 nj Controle estatístico de processos 170 U3_C10_Controle estatístico de processos.indd 170 17/07/2017 12:28:29 http://www.portalaction.com.br/controle-estatistico-do-processo/51-grafico- Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual da Instituição, você encontra a obra na íntegra. Conteúdo: