Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
CONTROLE DE QUALIDADE Hudson A Bode, Dr hudson.bode@fatec.sp.gov.br 1° Semestre de 2015 Cartas de Controle Dentre as 7 ferramentas da qualidade, a carta de controle é sem dúvida a mais utilizada nas empresas e indústrias. Nenhuma outra ferramenta capta melhor as informações de um processo como esta. A carta de controle é utilizada para determinar se o processo está operando em controle estatístico e basicamente é representada por um gráfico em execução que inclui estatisticamente limites de controle superior e inferior. Nesta sequencia de slides, vamos apresentar como as cartas de controle podem contribuir para aperfeiçoar o processo de fabricação e assim aumentar a competitividade da sua empresa. 2 Cartas de controle 3 Por mais controlado que um processo seja, ele sempre sofrerá algum tipo de variação, será instável em alguma medida. Controlar essa variação é fundamental para garantir a qualidade dos produtos, sejam eles bens ou serviços. Uma das ferramentas que nos ajudam nesse controle é chamada precisamente de gráfico ou cartas de controle. Proposta por Shewart em 1924, permite a análise da variação à qual um processo está submetido, mostrando se esta variação está dentro do padrão médio esperado (causas aleatórias) ou se apresenta um desvio que precisa ser investigado (causas especiais). Cartas de Controle 4 São empregados para evitar, reduzir ou eliminar não conformidades em tempo real (durante o processo de produção); Utiliza os dados de uma série de amostras pequenas chamadas de “grupos racionais”, para estimar onde o processo está centralizado e quanto ele está variando em torno desse centro; Os parâmetros estatísticos a serem utilizados são a Média Estimada e a Variabilidade do processo; Cartas de Controle 5 Média do Processo: é um valor desconhecido estimado pela média da amostra; Variação do Processo: todo o processo seja natural ou artificial sofre variações; Variação Admissível: consiste no valor nominal do parâmetro a ser controlado, mais ou menos a tolerância aceitável. Ex. Umidade = 4,0% + 0,2%; - valor nominal: 4,0%; variação admissível: 3,8% a 4,2% Cartas de Controle Padrão 6 Gráfico de controle com linha central e com limites de controle 7 Variabilidade: É o conjunto de diferenças nas variáveis (diâmetros, pesos, densidades, etc.) ou atributos (cor, defeitos, etc.) presentes universalmente nos produtos e serviços resultantes de qualquer atividade. Podemos classificá-las em comuns ou aleatórias e especiais ou assinaláveis. A TABELA - Definições de causas comuns e especiais. Variabilidade do processo: Um processo está sob controle estatístico (estável) quando não existem causas especiais. O fato de um processo estar sob controle estatístico não implica que o mesmo está produzindo dentro de um nível de qualidade aceitável. O nível de qualidade de um processo é estudado via uma técnica denominada análise de capacidade/performance. O objetivo é desenvolver uma estratégia de controle para o processo que nos permite separar eventos relacionados à causas especiais de eventos relacionados à causas comuns (falhas na sistemática do processo). Desta forma, para um dado processo, um gráfico de controle pode indicar a ocorrência de causas especiais de variação. Cartas de Controle Padrão Comuns Especiais Definição Efeito acumulativo de causas não controláveis, com pouca influência individualmente. Falhas ocasionais que ocorrem durante o processo, com grande influência individualmente Exemplos Vibrações, temperatura, umidade, falhas na sistemática do processo, dentre outras. Variações na matéria-prima, erros de operação, imprecisão no ajuste da máquina, desgastes de ferramentas, dentre outras. Cartas de Controle 8 Processo não previsívelProcesso previsível Causa especial: requer uma ação local. Causa comum: geralmente requer um ação sobre o sistema ou ação gerencial. Cartas de Controle 9 Procedimento iterativo de melhoria As cartas de controle fazem parte de um procedimento iterativo de melhoria, como pode-se visualizar na próxima figura. Primeiro, coleta-se dados para calcular os limites de controle, ou seja, define-se qual o padrão de variabilidade natural do processo. Uma vez calculados os limites de controle, faz-se a análise da estabilidade do processo, ou seja, monitoram-se as cartas de controle para identificar a presença de causas especiais. Se o processo não for estável, os operadores devem agir localizadamente no sentido de corrigir as eventuais causas especiais. Cartas de Controle 10 Coleta de Dados Cálculo dos limites de controle Avaliação da estabilidade do processo Avaliação da capacidade do processo Ação no sistema Ação sobre as causas comuns Ação local Ação sobre as causas especiais MELHORIA ROTINA Gerência DOE PDCA Operador Tratamento anomalia Cartas de Controle 11 Vantagens do controle estatístico do processo a) O emprego correto das cartas de controle: b) permite que o monitoramento do processo seja executado pelos próprios operadores, c) fornece uma distinção clara entre causas comuns e causas especiais, servindo de guia para ações locais ou gerenciais, d) fornece uma linguagem comum para discutir o desempenho do processo, possibilitando a alocação ótima dos investimentos em melhoria da qualidade e e) auxilia o processo a atingir alta qualidade, baixo custo unitário, consistência e previsibilidade. Cartas de Controle 12 Escolha do tipo de carta Devemos determinar qual o tipo de carta de controle deverá ser utilizada. As cartas de controle podem conter dois tipos de dados: dados variáveis ou dados tipo atributos. Em geral, se for desejado utilizar dados variáveis, é necessário adotar medidas em unidades, tais como comprimento, temperatura, etc. Por outro lado, os dados do tipo atributos exigem uma decisão: “passa/não passa”, “aceitável/não aceitável”, “conforme/não conforme”, “sucesso/insucesso”. Caso os dados forem do tipo atributo, é necessário ainda decidir se os dados são defeitos ou defeituosos. Basicamente o defeito é um subconjunto de defeituoso. Um defeito não significa necessariamente que o produto ou serviço seja defeituoso. A título de exemplo, vamos considerar uma haste cilíndrica como um produto final. Os defeitos possíveis são: quebra, dureza, tolerância dimensional, etc. Neste caso, uma haste defeituosa poderá ter um ou mais defeitos e o fato da haste conter defeitos não necessariamente caracteriza ela como defeituosa, pois o produto será considerado defeituoso somente quando ele possuir defeitos que não são tolerados pelo cliente. http://www.citisystems.com.br/cartas-de-controle/ 13 Construção da carta Para a construção das cartas de controle por variáveis, a análise deve ser feita aos pares, observando a centralização e a dispersão. Sendo assim, dois gráficos são construídos para cada tipo: Gráfico de média e o de desvio padrão (X – S) Gráfico de média e o de amplitude (X – R) Cartas de Controle 14 Cartas de Controle Cartas de Controle por Variáveis Variáveis são características de qualidade que são mensuráveis por exemplo: o diâmetro de um eixo, uma resistência elétrica, o tempo de atendimento de um pedido, etc. Muitos processos têm características mensuráveis, assim há um amplo espaço para o uso das cartas para variáveis. As cartas para variáveis, mais especificamente, as cartas 𝑋 para (média) e R (amplitude) representam a aplicação clássica de controle de processo. A busca da melhoria contínua torna as cartas de variáveis uma ferramentade controle mais poderosa do que as cartas de atributos. As variáveis podem ser usadas para monitorar a localização (X) e a dispersão (R). Assim, as cartas de controle são quase sempre preparadas aos pares. O controle estatístico de variáveis é realizado monitorando-se duas cartas de controle simultaneamente. A justificativa para o monitoramento simultâneo da tendência central e da variabilidade do processo é apresentada na sequência. 15 Cartas de Controle Os passos para a implantação das cartas de controle são os seguintes: 1: Coleta de dados; 2: Cálculo dos limites de controle; 3: Interpretação da estabilidade do processo; 4: Interpretação da capacidade do processo. Os dados devem ser coletados em pequenos subgrupos (amostras) de tamanho constante. Vale lembrar que quanto maior o tamanho da amostra maior a sensibilidade das cartas, ou seja, elas detectam melhor pequenas mudanças no processo. No entanto, aumentar o tamanho da amostra representa aumentar o custo de amostragem. Em geral, 3 a 6 peças consecutivas formam uma amostra adequada. As peças dentro de um subgrupo são produzidas em condições muito similares e, portanto, a variabilidade dentro de cada subgrupo será primariamente devido às causas comuns de variabilidade. A ideia de coletar subgrupos na sequência de tempo é interessante, pois provavelmente os produtos produzidos na sequência são similares entre si e a variabilidade presente é devido a causas comuns. 16 Cartas de Controle O formulário da carta de controle, seja em papel ou em planilha/janelas de computador, deve conter: espaço para a completa identificação da característica que está sendo medida; Tabela para as anotações dos valores individuais medidos, com espaço para cálculo da média e da amplitude de cada subgrupo; Espaço para a carta de médias; Espaço para a carta de amplitudes. 17 Cartas de Controle 18 O Teorema do Limite Central é básico para a maioria das aplicações do controle estatístico da qualidade. O controle estatístico do processo, em geral, trabalha com a média das amostras, pois independente da distribuição dos valores individuais, a média desses valores irá seguir aproximadamente a distribuição Normal. A distribuição Normal é uma teoria básica para o desenvolvimento das cartas de controle e é a principal ferramenta do controle estatístico de processos. A partir do Teorema do Limite Central, sabe-se que a distribuição amostral das médias apresenta os seguintes parâmetros: média eq.: 01 onde 𝑥 representa a média das médias amostrais 𝜇 representa a média dos valores individuais da população 𝑥 = 𝜇 Cartas de Controle 19 Suponha que uma característica da qualidade seja normalmente distribuída com média μ e desvio padrão σ, sendo ambos os valores µ e σ conhecidos. Se é uma amostra de tamanho n, então a média dessa amostra é e sabemos que é normalmente distriuída com média μ e desvio padrão eq.: 02 onde: 𝜎 𝑥 representa o desvio-padrão das médias amostrais; 𝜎 representa o desvio-padrão dos valores individuais da população; n representa o tamanho da amostra. Além disso, há uma probabilidade 1-α de qualquer média amostral cair entre eq.: 03 1 2, ,..., nx x x 1 2 ... nx x xx n x 𝜎 𝑥 = 𝜎𝑛 2 2 2 2 x x Z Z n e Z Z n 20 Cartas de Controle Então, se μ e σ são conhecidos, essas equações podem ser usadas como limites de controle superior e inferior em um gráfico de controle para medidas amostrais. (a) a média e a variabilidade estão sob controle, portanto, pode- se dizer que a quase totalidade de produção alcança as especificações. (b) o valor da produção não alcança as especificações. (c) a variabilidade aumentou , mesmo com a média inalterada em relação ao nível original. Percebemos que é imprescindível para o aperfeiçoamento do processo produtivo uma análise criteriosa da frequência e da distribuição dos inúmeros defeitos que surgem no processo. O diagrama de Espinha de Peixe é usado para identificar as várias fontes de problemas e defeitos e as relações entre elas. “O diagrama é útil na medida em que chama a atenção de operadores, engenheiros da produção e gerentes para os problemas envolvidos na obtenção de melhores níveis de qualidade no processo” (Bartmann, 1986, p.39). Cartas de Controle 21 onde: representa a variável reduzida padronizada correspondente a probabilidade do erro α/2. Para intervalos de confiança de 99,73% tem-se: eq.: 04 A fim de calcular os limites de controle, inicialmente calcula-se a amplitude e a média para cada amostra. Logo após, calcula-se a média das amplitudes e a média das médias das amostras como segue: eq.: 05 eq.: 06 Onde 𝑥𝑖 e 𝑅𝑖 representam a média e a amplitude da amostra i. 2Z 3 3 3 3x xox x ux x n n 1 2 ... mR R RR m 1 2 ... mx x xx m Cartas de Controle Representa a distribuição de probabilidade das médias e o intervalo de confiança de 99,73% utilizados como limites de controles nas cartas de controle.22 Intervalo de Confiança Cartas de Controle 23 Observamos que, a variabilidade é estimada usando-se a média das amplitudes dentro de cada amostra para garantir que ela esteja associada apenas às causas comuns. Logo, não está correto estimar a variabilidade usando a fórmula tradicional de desvio-padrão (S) aplicada sobre o conjunto de todos os dados, pois desta forma a estimativa da variabilidade poderia estar associada com causas comuns (dentro das amostras) e causas especiais (entre amostras). eq.: 07 Onde: 𝑥𝑖𝑗 representa um valor individual; m representa o número de amostras; n representa o tamanho das amostras. 2 1 1 1 m n ij i j x x S mn Cartas de Controle 24 Calculados e , calcula-se os limites de controle das médias considerando-se a extensão de seis desvios-padrões das médias (três para cada lado), que segundo a distribuição Normal compreende 99,73% dos valores de médias amostrais. A fórmula resulta: eq.:08 Onde a variabilidade das médias é estimada a partir da variabilidade dos valores individuais usando Substituindo esta expressão na equação anterior, resulta: eq.: 09 Onde a variabilidade dos valores individuais é estimada a partir da média das amplitudes dos subgrupos usando e d2 é uma constante que depende do tamanho da amostra, cujos valores são tabelados. Rx 3 xLC x 3LC x n x n 2 R d Cartas de Controle 25 Substituindo-se essa expressão na equação anterior, resulta: eq.: 10 Substituindo-se na equação anterior, tem-se os eq.: 11 eq.: 12 Onde 𝐴2 é uma constante que depende do tamanho da amostra, cujo os valores são tabelados. 2LIC x A R 2 2 3 A d n 2LSC x A R 2 3 LC x R d n Cartas de Controle 26 A variabilidade do processo pode ser monitorada plotando-se os valores das amplitudes amostrais R em um gráfico de controle. A linha central e os limites de controle para o gráfico R são calculados como segue: eq.: 13 Onde eq.: 14 Substituindo-se essa equação na equação anterior, tem-se: eq.: 15 eq.: 16 3 2 3 R LSC R d d 3 RLC R 3 2 3 R LIC R d d 3 3 2 R R d d d Cartas de Controle 27 Substituindo 𝐷4 = 1 + 3 𝑑3 𝑑2 e 𝐷3 = 1 − 3 𝑑3 𝑑2 nas equações anteriores, tem-se os limites de controle para as amplitudes: eq.: 17 eq.: 18 Onde 𝐷4 e 𝐷3 são constantesque dependem do tamanho da amostra, cujos valores são apresentados na Tabela que segue. 4LSC RD 3LIC RD n 2 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20 𝐷4 3,27 2,57 2,28 2,11 2,00 1,92 1,86 1,82 1,78 1,65 1,59 𝐷3 0 0 0 0 0 0,08 0,14 0,18 0,22 0,35 0,42 𝑑2 1,13 1,69 2,06 2,33 2,53 2,70 2,85 2,97 3,08 3,47 3,74 𝐴2 1,88 1,02 0,73 0,58 0,48 0,42 0,37 0,34 0,31 0,22 0,18 Cartas de Controle - Exemplo 28 1 – Coleta de dados 2 – Cálculo das médias das amostras. - Exemplo: Supondo uma medição do diâmetro de uma haste em 1 dia, onde tem-se 6 amostras, contendo 5 itens, coletadas de 4 em 4 horas, temos: A1 (32,30,31,34,32), A2 (30,33,32,31,31), A3 (34,32,31,33,30), X= (X1 + X2 + X3 + X4 + X5 + X6)/n A4 (29,33,32,30,31), A5 (30,33,29,31,33), A6 (33,30,32,31,30). A média da primeira amostragem será: X1 = (32+30+31+34+32)/5 = 31.8. Portanto teremos: X1=31.8, X2=31.4, X3=32, X4=31, X5=31.2 e X6=31.2. 3 - Cálculo da média do processo. Para o nosso exemplo, esta média será: X = (X1 + X2 + X3 + X4 + X5 + X6)/k X = (31.8 + 31.4 + 32,0 + 31,0 + 31,2 + 31,2) /6 = 31,43 Cartas de Controle 29 4 - A partir da quarta etapa, os tipos de carta já se diferenciam, partindo para o cálculo do desvio padrão de cada item da amostra (X-S) ou amplitude (X-R). No nosso exemplo, o tamanho da amostra (n) = 5. Sendo assim, o ideal seria utilizar a carta de amplitude (X-R), porém vamos obter as duas cartas para exemplificar as diferenças entre um e outro. 5 – Agora, com os valores obtidos para cada amostra, o desvio padrão médio e a amplitude média deverão ser calculados. Utilizando as fórmula do item 5 da tabela de formulas (slide 14), tem-se: 𝒔 =(1,48+1,14+1,58+1,82+1,91+1,47)/6 = 1,56 (amostra) R=(4+3+4+4+4+3)/6=3,66 (amplitude) 6 – No sexto passo, vamos obter os limites de controle para as cartas de média. A partir daqui é necessário utilizar uma tabela (Fatores para Construção de Gráficos de Controle para Variáveis) contendo as constantes (A2, A3, B3, B4, D3, D4). Cartas de Controle 30 Com a tabela de constantes e as fórmulas descritas no passo 6 da Tabela de formulas (slide 14), podemos obter os valores para média utilizando a tabela de constantes. Teremos então: Média (X-S) LSC = X + 𝑨𝟑 * 𝒔 LIC = X - 𝑨𝟑 * 𝒔 LSC=31,43+1,427*1,56=33,656; LIC=31,43-1,427*1,56=29,20; Média (X-R) LSC = X + 𝑨𝟐 * R LIC = X - 𝑨𝟐 * R LSC=31,43+0,577*3,66=33,542; LIC=31,43-0,577*3,66=29,32; Cartas de Controle 31 Com a tabela de constantes e as fórmulas descritas no passo 6 da Tabela de formulas (slide 14), podemos obter os valores para média utilizando a tabela da Figura 6. Teremos então: Desvio Padrão (X-S) LSC = 𝑩𝟒 * 𝒔 LIC = 𝑩𝟑* 𝒔 LSC = 2,089 * 1,56 = 3,259; LIC = 0 *1,56 = 0; Amplitude (X-R) LSC = 𝑫𝟒* 𝑹 LIC = 𝑫𝟑 * R LSC = 2,114 * 3,66 = 7,737; LIC = 0 * 3,66 = 0; Cartas de Controle 32 (X-S) (X-S) (X-R) (X-R) Cartas de Controle Configurações que indicam processo considerado fora de controle. 33 1º CONFIGURAÇÃO: Um ponto além da zona A, isto é, acima do limite superior de controle ou abaixo do limite inferior de controle. 2º CONFIGURAÇÃO: Nove pontos sucessivos de um mesmo lado do valor central, ou seja, todos acima ou abaixo da linha média. 3º CONFIGURAÇÃO: Seis pontos sucessivos aumentando ou diminuindo constantemente. 34 4º CONFIGURAÇÃO: Quatorze pontos sucessivos alternando- se para cima e para baixo. 5º CONFIGURAÇÃO: Dois em três pontos sucessivos na mesma zona A ou além dela. 6º CONFIGURAÇÃO: Quatro em cinco pontos sucessivos, situados na zona A ou B ou além dela, de um mesmo lado do gráfico. Cartas de Controle Configurações que indicam processo considerado fora de controle. 35 7º CONFIGURAÇÃO: Quinze pontos sucessivos situados na zona C, acima ou abaixo da linha central. 8º CONFIGURAÇÃO: Oito pontos sucessivos de ambos os lados da linha central fora da zona C. Cartas de Controle Configurações que indicam processo considerado fora de controle. Cartas de Controle 36 Redução da variabilidade global Após eliminar todas as causas especiais, é importante trabalhar no sentido de reduzir as variabilidades que restam no processo. Isto requer, usualmente, mudanças fundamentais no processo, sendo que estas mudanças, na maioria das vezes requerem uma assistência gerencial. Para atingir um processo de melhoria contínua, é essencial reduzir a variabilidade. Vantagens de utilizar cartas de controle Conhecer as causas raízes dos problemas ocorridos no processo; Registro formal das ocorrências, podendo ser utilizado como histórico posterior; Registra o esforço aplicado pela equipe para controlar o processo; As cartas de controle colaboram para aperfeiçoar o processo; Fornece aos operadores um controle para o processo; Melhoria na qualidade, custo por unidade e eficiência. Cartas de Controle 37 38 Fatores para Construção de Gráficos de Controle para Variáveis 39 Fatores para Construção de Gráficos de Controle para Variáveis Cartas de Controle – Exemplo 2 40 Ao embalar o café moído e torrado. Precisamos verificar se todas as embalagens possuem o mesmo peso. O peso fixado nas embalagens devem possuir 500g. Verificando. Amostras 1 2 3 4 5 6 60 50 60 60 60 50 70 60 70 50 50 65 55 70 75 55 65 65 65 60 65 55 65 70 𝒙 R Cartas de Controle 41 Complete a tabela. 1 - Tire uma amostra de n pacotes. 2 - Pese o pacote amostrado. 3 – Retire outras amostras até completar k amostras. 4 – Calcule a média e a amplitude de cada amostra. Calculando: LSC LC LIC Cartas de Controle 42 Média das médias - 𝑋 = 𝑋+ 𝑋+⋯+ 𝑋𝑛 𝑘 LSC = 𝑋 + 𝐴2 𝑅 LSC = 𝑋 − 𝐴2 𝑅 Média da amplitudes - 𝑅 = 𝑅1+𝑅2+⋯+𝑅𝑛 𝑘 LSC = 𝐷4 𝑅 LSC =𝐷3 𝑅 Coloque os limites no gráfico Cartas de Controle - Tipos 43 O CEP - Controle Estatístico do Processo é um conjunto de técnicas e habilidades de auxílio ao controle da qualidade, que visa garantir a estabilidade e a melhoria de um processo de produção. CEP Multivariados Com Réplicas Sem Réplicas Gráficos de Controle por Atributos Gráfico p (para proporção ou fração de defeituosos) – Tamanho da amostra: Constante e Variável Gráfico np (número de defeituosos) Gráfico c (número de defeitos por amostra) Gráfico u (taxa de defeitos por unidade) CEP Pequenos Lotes Carta Nominal (DNOM) Carta padronizada Xbar e R Modelos de Cartas Gráficos de Controle por Variáveis Gráfico I-MR Gráfico Xbar e R Gráfico Xbar e S Gráfico I-MR-S Gráfico I-MR-S Cartas de Controle - Tipos 44 O CEP - Controle Estatístico do Processo é um conjunto de técnicas e habilidades de auxílio ao controle da qualidade, que visa garantir a estabilidade e a melhoria de um processo de produção. Tamanho da Amostra Gráfico Xbarra e S Gráfico Xbarra e R MAS Atributos Método Analítico Variáveis Análise de Capacidade Análise Multivariada ID Plot Índices de Performance/Capacidade (Dados Normais) Índices de Performance (Dados Não Normais) Índices de Performance (Dados Discretos) Índices de Performance/Capacidade Automático) Indicadores DPU – Defeito por DPMO – Defeito por Milhão de Oportunidades Cartas de Controle 45 1 - MONTGOMERY, D.C. (1984), Design and analysis of experiments. John Wiley and Sons, New York, 2nd ed. 2 - MONTGOMERY, D.C. (2004), Introdução ao Controle Estatístico da Qualidade. LTC, Rio de Janeiro, 4ª Ed. 3 - BARTMANN, Flávio C. Idéias básicas do controle moderno de qualidade. In: 7º SIMPÓSIO NACIONAL DE PROBABILIDADEE ESTATÍSTICA. Campinas: UNICAMP/IMECC - ABE, 1986. 4 - RIBEIRO, José Luis Duarte e ten CATEN, Carla Schwengber. (2012), Controle Estatístico do Processo. FEENG/UFRGS – Fundação Empresa Escola de Engenharia da UFRGS da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Escola de Engenharia, Programa de Pós Graduação em Engenharia de Produção, Porto Alegre, RS 5 – OLIVEIRA, Camila Cardoso de; GRANATO, Daniel; CARUSO, Miriam S. Fernandes e SAKUMA, Alice Momoyo, (2013), Manual para elaboração de cartas de controle para monitoramento de processos de medição quantitativos em laboratórios de ensaio, Instituto Adolfo Lutz, São Paulo-SES/SP, 1ª Ed. 6 - http://www.portalaction.com.br/manual-action 7 - http://www.citisystems.com.br/cartas-de-controle/
Compartilhar