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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ PR UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ CAMPUS DE CURITIBA DEPARTAMENTO DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA E DE MATERIAIS - PPGEM RICHARD KLEBER POSSO ANÁLISE DOS FATORES DE INFLUÊNCIA NA APLICAÇÃO DO “FMEA DE PROCESSO” EM PRODUTOS ESTAMPADOS E SUGESTÃO DE MELHORIA CURITIBA DEZEMBRO - 2007 iii RICHARD KLEBER POSSO ANÁLISE DOS FATORES DE INFLUÊNCIA NA APLICAÇÃO DO “FMEA DE PROCESSO” EM PRODUTOS ESTAMPADOS E SUGESTÃO DE MELHORIA Dissertação apresentada como requisito parcial à obtenção do título de Mestre em Engenharia, do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais, Área de Concentração em Engenharia de Manufatura, do Departamento de Pesquisa e Pós- Graduação, do Campus de Curitiba, da UTFPR. Orientador: Profa. Carla Estorilio, Dra. CURITIBA DEZEMBRO - 2007 iv Dedico este trabalho ao meu querido e eterno pai, falecido em 19/09/07. v AGRADECIMENTOS A minha esposa Silvana e meu filho Gustavo, pelo grande apoio e compreensão das horas que deixamos de estar juntos em prol da concretização deste trabalho. A minha orientadora Profa Dra. Carla Estorilio pela paciência e confiança na realização e término deste trabalho. A empresa que viabilizou a realização deste trabalho. Aos fornecedores que tanto contribuíram com informações importantes na realização do estudo. À instituição ensino UTFPR – Curitiba onde realizei meu curso de Tecnologia Mecânica, minha especialização em Desenvolvimento de Produtos e por fim este mestrado. E a todos, que direta ou indiretamente, me apoiaram na realização deste trabalho. vi “Um homem forte se defende sozinho; um homem mais forte defende os outros.” (autor desconhecido) vii POSSO, Richard K., Análise dos Fatores de Influência na Aplicação do “FMEA de Processo” em Produtos Estampados e Sugestão de Melhoria, 2007, Dissertação (Mestrado em Engenharia) - Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais, Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 111p. RESUMO As decisões tomadas na etapa de projeto são as que mais influenciam no sucesso de um produto, impactando no fator custo, tempo de desenvolvimento e na questão qualidade. Nesta etapa, uma das técnicas mais difundidas para melhorar a confiabilidade do produto é o FMEA (Failure Mode and Effect Analysis), que serve de apoio para a análise preventiva das causas das falhas “do produto em uso” ou “do seu processo de fabricação”, foco deste estudo. Entretanto, apesar do método contribuir para melhorar a confiabilidade do processo de fabricação ainda nas fases de projeto e planejamento, constata-se que quando o mesmo é preenchido por diferentes grupos, focando no mesmo processo de fabricação para a mesma peça, o método apresenta resultados diferentes. Sendo assim, o objetivo desse trabalho é investigar os FMEA´s de processo realizados por uma montadora e os seus principais fornecedores durante o planejamento do processo de estampagem, visando identificar as causas dessas divergências. Para isso, revisões bibliográficas são realizadas focando os temas qualidade, confiabilidade, processo de estampagem e métodos de apoio para prevenção de falhas. Para realizar as análises dos FMEA´s são coletados dados dos FMEA´s aplicados a um processo de estampagem junto a sete fornecedores principais, além da montadora, e outros dados são coletados através de um questionário semi-estruturado com o objetivo de compreender como e por quem os FMEA´s são elaborados. Após essa análise inicial, um diagnóstico da situação é delimitado e alguns parâmetros são sugeridos, baseados nos principais problemas que ocorrem em um processo de estampagem e os seus impactos, considerando o aspecto funcional do produto. Com o objetivo de validar a proposta de melhoria, a planilha do FMEA de processo, com os parâmetros sugeridos, é reenviada para três dos sete fornecedores escolhidos para este estudo, visando obter um novo preenchimento do FMEA para outra peça estampada e, assim, verificar o nível de redução da variabilidade dos resultados. Como principal resultado, o trabalho apresenta parâmetros para auxiliar os grupos que preenchem a planilha de FMEA de processo para produtos estampados. Palavras-chave: FMEA, Confiabilidade, Falhas. viii POSSO, Richard K., Análise dos Fatores de Influência na Aplicação do “FMEA de Processo” em Produtos Estampados e Sugestão de Melhoria, 2007, Dissertação (Mestrado em Engenharia) - Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais, Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 111p. ABSTRACT During the Design phase, taken decisions will reveal if a product will be successful or not, it means costs, development times and quality management. In this phase, one of the most issued techniques to improve the product reliability is an engineering tool named FMEA (Failure Mode and Effect Analysis). It is used as preventive analysis of the failures causes, and it means that it must be used for a product that is being used or a manufacturing process. Despite of this method improve the manufacturing process reliability during the planning, it is observed when different groups for this same part manufacturing process fill out the FMEA form different results noticed. Therefore, this present research was developed to investigate how the process FMEA’s is done by an assembly vehicles company and their mains suppliers during the stamp process planning, this way this research searches to identify why there are many kinds of interpretation to the FMEA. This way, bibliography revisions are done searching themes like quality, reliability, stamp process an aid methods to the prevention failures. To analyst the FMEA’s, the dates were founds by observation of the seven suppliers FMEA’s applied to a stamp process, beyond the assembly company, and another dates collected through a questionnaire half structured what the objective is to understand how and who elaborate these FMEA’s. After a previous analysis, is delimited a situation diagnosis and some parameters are suggested based on the mains problems that happen during a stamp process and their effects. With the intention of approve the improvement proposition, the FMEA process formulary with the new parameters suggested, so it was resent to the three of the seven suppliers. The objective was search a new FMEA’ form filled out again with the new dates to the other stamped part, this way to check a reduction of a results variability. This research presents parameters that help other groups to fill out the FMEA stamped parts process. Keywords: FMEA, Reliability, Failures. ix SUMÁRIO RESUMO.................................................................................................................... vi ABSTRACT ............................................................................................................... vii LISTA DE FIGURAS ...................................................................................................x LISTA DE TABELAS .................................................................................................. xi LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS .................................................................... xii 1 INTRODUÇÃO......................................................................................................11.1 Justificativa ...............................................................................................................................3 1.2 Importância da Investigação ....................................................................................................4 1.3 Objetivo ....................................................................................................................................4 1.3.1 Objetivos específicos............................................................................................................4 1.4 Metodologia de Pesquisa .........................................................................................................5 1.5 Limitações do Estudo ...............................................................................................................6 1.6 Estrutura do Estudo..................................................................................................................7 2 QUALIDADE E CONFIABILIDADE.......................................................................8 2.1 Qualidade .................................................................................................................................9 2.2 Confiabilidade.........................................................................................................................14 2.3 Conceito de Falha ..................................................................................................................16 2.3.1 Mecanismos para identificação de falhas ..........................................................................18 2.3.2 Dispositivos para prevenir falhas .......................................................................................19 2.3.3 Modos de falhas em produtos estampados .......................................................................21 2.4 FMEA......................................................................................................................................23 2.4.1 FMEA de Processo.............................................................................................................32 2.4.2 Tabela FMEA de Processo ................................................................................................35 2.5 Alternativas na Aplicação do Método FMEA..........................................................................40 2.5.1 FMEA de manutenção........................................................................................................40 2.5.2 FMEA de meio ambiente....................................................................................................41 2.5.3 FMEA de ciclo de vida........................................................................................................41 2.6 Críticas sobre a Forma de Cálculo.........................................................................................42 2.6.1 Benefícios na utilização do método FMEA ........................................................................44 3 METODOLOGIA DA PESQUISA........................................................................46 3.1 Identificação dos Fatores de Influência..................................................................................47 3.1.1 Pesquisa bibliográfica.........................................................................................................47 3.1.2 Delimitação do estudo ........................................................................................................47 3.1.3 Coleta de dados .................................................................................................................48 3.1.4 Análise e interpretação dos resultados ..............................................................................48 x 3.2 Proposição de Melhorias para Redução do Impacto dos Fatores de Influência ...................49 3.3 Validação da Proposta ...........................................................................................................50 3.3.1 Delimitação do estudo ........................................................................................................50 3.3.2 Elaboração da planilha melhorada.....................................................................................50 3.3.3 Coleta de dados .................................................................................................................51 3.3.4 Análise das planilhas FMEA de Processo e do brainstorming dos fornecedores .............51 4 FATORES DE INFLUÊNCIA NA APLICAÇÃO DO FMEA DE PROCESSO.......53 4.1 Identificação dos Fatores de Influência na Aplicação do FMEA de Processo em Produtos Estampados........................................................................................................................................53 4.1.1 Classificação do porte e distribuição geográfica dos fornecedores...................................53 4.1.2 Utilização do FMEA de Processo pelos fornecedores .......................................................54 4.1.3 Comparação dos FMEA’s dos fornecedores .....................................................................56 4.1.4 Fatores de Influência identificados.....................................................................................62 4.2 Proposição de Minimização da Influência dos Fatores de Divergência.................................65 4.2.1 Influência do conhecimento................................................................................................65 4.2.2 Influência da falta de um histórico de falhas ......................................................................69 4.2.3 Influência da falta de trabalho em equipe e da sintonia fornecedor-montadora................71 4.2.4 Influência do tempo de preenchimento do método ............................................................73 4.2.5 Influência da falta de treinamento ......................................................................................74 4.2.6 Influência da falta de controle ............................................................................................75 4.3 Síntese das Melhorias Propostas...........................................................................................75 4.4 Aplicação Prática das Melhorias Propostas...........................................................................76 4.4.1 Delimitação do estudo ........................................................................................................77 4.4.2 Elaboração do FMEA de processo modificado ..................................................................78 4.4.3 Coleta de dados .................................................................................................................87 4.4.4 Análise das Planilhas FMEA de Processo e do brainstorming nos fornecedores .............87 4.5 Discussão dos Resultados .....................................................................................................91 5 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES.............................................................93 5.1 Conclusões.............................................................................................................................93 5.2 Recomendações para Trabalhos Futuros..............................................................................94 REFERÊNCIAS.........................................................................................................95 OBRAS CONSULTADAS..........................................................................................99 APÊNDICE A – QUESTIONÁRIO ...........................................................................100 APÊNDICE B – TABELA FMEA PROCESSO MELHORADO.................................103 ANEXO A – TABELA FMEA PROCESSO...............................................................106xi LISTA DE FIGURAS Figura 2.1 – Diagrama de tópicos abordados no capítulo ...........................................8 Figura 2.2 – Curva da banheira.................................................................................15 Figura 2.3 – Tipos de Poka-Yokes ............................................................................20 Figura 2.4 – Custos de falha x tempo........................................................................21 Figura 2.5 – Operação de corte em chapa................................................................21 Figura 2.6 – Esquema de uma matriz simples de dobramento .................................22 Figura 2.7 – Exemplo formulário FMEA ....................................................................27 Figura 2.8 – Aplicação do FMEA nas fases de planejamento de qualidade..............31 Figura 3.1 – Fluxo orientativo da metodologia aplicada ............................................46 Figura 3.2 – Distribuição das peças por estamparia .................................................47 Figura 4.1 – Distribuição geográfica dos fornecedores .............................................54 Figura 4.2 – Folha de análise FMEA de Processo ....................................................57 Figura 4.3 – Descrição do processo de estampagem padronizado...........................66 Figura 4.4 – Seqüência de preenchimento................................................................67 Figura 4.5 – Efeito cascata........................................................................................67 Figura 4.6 – Exemplo padronizado com a função “furar” ..........................................68 Figura 4.7 – Ciclo alimentação da planilha................................................................71 Figura 4.8 – Peça escolhida......................................................................................77 Figura 4.9 – Operação de “cortar” .............................................................................79 Figura 4.10 – Operação de “furar”.............................................................................79 Figura 4.11 – Operação de “formar”..........................................................................80 Figura 4.12 – Modos de falhas nos processos logísticos ..........................................81 Figura 4.13 – Modos de falhas nos processos de estampagem ...............................81 xii Figura 4.14 – Desdobramento dos modos de falhas da função “receber”.................82 Figura 4.15 – Desdobramento dos modos de falhas da função “embalar” ................83 Figura 4.16 – Desdobramento dos modos de falhas da função “cortar”....................84 Figura 4.17 – Desdobramento dos modos de falhas da função “furar” .....................85 Figura 4.18 – Desdobramento dos modos de falhas da função “formar” ..................86 xiii LISTA DE TABELAS Tabela 2.1 – Escala de severidade do efeito.............................................................37 Tabela 2.2 – Escala de avaliação da ocorrência .......................................................38 Tabela 2.3 – Escala de avaliação de detecção .........................................................39 Tabela 2.4 – Tabela de priorização de ações............................................................40 Tabela 4.1 – Classificação do porte de cada empresa..............................................54 Tabela 4.2 – Número de participantes na reunião.....................................................55 Tabela 4.3 – Número de pessoas por departamento participante.............................55 Tabela 4.4 – Número de horas por reunião...............................................................56 Tabela 4.5 – Classificação do porte de cada empresa..............................................72 Tabela 4.6 –.Síntese das melhorias propostas .........................................................76 Tabela 4.7 – Resultado do brainstorming por fornecedor .........................................89 Tabela 4.8 – Comparação FMEA atual x FMEA melhorado......................................90 xiv LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS AFD - Anticipatory Failure Determination (determinação antecipada de falhas) AIDS - Acquired immune deficiency syndrome (Sídrome da Imuno Deficiência Adquirida) CAD - Computer Aided Design (projeto auxiliado por computador) DOE - Design of Experiments (Projeto de Experimentos) EUA - United States of América (Estados Unidos da América) FIFO - First in First Out (primeiro que entra primeiro que sai) FMEA - Failure Mode and Effect Analysis (análise dos modos e efeitos de falhas) FTA - Failures Tree Analysis (análise árvore de falhas) HAZOP - Hazard and Operability Analysis (análise de operabilidade e perigo) ID - Indíce de Detecção IO - Índice de Ocorrência IQA - Instituto de Qualidade Automotiva IS - Índice de Severidade ISO - International Organization for Standardization (organização internacional de padronização) MTBF - Mean Time Between Failures (tempo médio entre falhas) NASA - National Aeronautics and Space Administration (administração nacional de aeronáutica e espaço) NPR - Número de Prioridade de Risco NPRR - Número de Prioridade de Risco Resultado PPM - Peças por Milhão QFD - Quality Function Deployment (desdobramento da função qualidade) QS - Quality System (sistema da qualidade) RPC - Risk potential class (classe de risco potencial) TQC - Total Quality Control (controle da qualidade total) TS - Technical Specification (especificação técnica) Capítulo 1 Introdução 1 1 INTRODUÇÃO Em um âmbito geral, a satisfação do cliente pode ser expressa pela relação entre percepção e expectativa, ou seja, “um estado no qual as necessidades do mesmo, os desejos e as expectativas são atendidos ou excedidos, resultando na sua volta para comprar ou usar os serviços oferecidos e na manutenção da sua lealdade” (ALMEIDA, 2003), sendo a confiabilidade do produto um dos itens importantes nesta mensuração de satisfação. Nesta dimensão da satisfação, a confiabilidade tem se tornado cada vez mais importante para os consumidores. Segundo BIASOLI (2003), a falha de um produto no período de garantia implica custos para a empresa, pois esta deve financiar a reposição ou manutenção da peça que falhou, além de perder a credibilidade de seus clientes, o que pode gerar perda de consumidores. Além disso, segundo JURAN (1997), a tecnologia coloca produtos perigosos nas mãos de amadores. Ela também cria subprodutos perigosos que ameaçam a saúde humana, a segurança e o meio ambiente. A extensão de tudo isso é tão grande, que grande parte do esforço de planejamento de produtos e processos deve se concentrar na redução de falhas e riscos aceitáveis. Na fase de projeto, uma das técnicas mais utilizadas e difundidas para melhorar a confiabilidade de um produto é o FMEA - Failure Mode and Effect Analysis (FERREIRA e TOLEDO, 2001), que permite a análise preventiva das possíveis causas de falhas. Desta maneira é reduzida a possibilidade de defeito do produto, melhorando, assim, a sua confiabilidade. O FMEA foi utilizado pela Volkswagen alemã na década de 50, sendo esquecido posteriormente. Esse método só foi recuperado na década de 80 pelos japoneses e, posteriormente, por outros países. Esta ferramenta utiliza-se de alguns índices para avaliar quantitativamente a gravidade da falha. Fundamenta-se em índices como: ocorrência (probabilidade de ocorrer uma falha); severidade (impacto da falha sobre os consumidores e à empresa) e detecção (probabilidade de detecção da falhas). A resultante é a Capítulo 1 Introdução 2 multiplicação desses três índices,que gera o nível de risco, indicando se há ou não a necessidade de tomada de ações corretivas. Afinal, conforme PUENTE et al. (2002), o FMEA é útil para identificar as falhas atuais e potenciais e seus efeitos em sistemas e processos para definir ações que visem reduzir ou eliminar o risco associado a cada falha. Nos últimos anos, muitas organizações têm usado o FMEA na análise dos seus produtos e processos de fabricação. Isso vem ocorrendo em função da QS-9000 (IQA,1998), que determina o uso deste método pelas empresas automotivas e seus fornecedores durante o projeto e desenvolvimento de um novo produto ou processo. Este fato fez com que se olhasse para o FMEA de uma maneira mais consistente (IQA, 2002). A TS 16949, que equivale à QS-9000, é uma norma elaborada pelas montadoras de automóveis e caminhões norte americanas (Chrysler, Ford e General Motors). O objetivo da QS-9000 é definir os requisitos fundamentais de qualidade dos fornecedores internos ou externos de peças, serviços e materiais para a Chrysler, Ford e General Motors, proporcionando melhoramento contínuo e enfatizando a prevenção de defeitos e a redução de variações, refugos e custos. Portanto, a QS-9000 foca na garantia da qualidade mais alta possível, com o menor aumento de custos que não agregam valor ao produto, homogeneizando os requisitos específicos das empresas (Big Three) e dividindo por toda a cadeia produtiva a responsabilidade sobre a documentação e garantia da qualidade (IQA, 1998). Contudo, a aplicação do FMEA ainda é questionada por muitas organizações. Segundo TUMER et al. (2003), ele é considerado “trabalhoso e com custos tanto em termos econômicos quanto em relação ao tempo. Além disso, muitas aplicações têm apresentado resultados insatisfatórios devido às descrições inconsistentes das funções dos componentes do sistema e das falhas as quais eles estão sujeitos”. Apesar disso, os autores colocam que “o aumento da importância das métricas de confiabilidade vem abastecendo o aprimoramento dos métodos de predição, especialmente aqueles utilizados em novos projetos”. Capítulo 1 Introdução 3 Na prática da aplicação do FMEA de Processo, por exemplo, tem-se constatado muitas inconsistências em seus resultados. Afinal, apesar de o método apresentar um aspecto quantitativo, a subjetividade nas pontuações acaba alterando a confiabilidade da análise. Segundo CEV (2005), apesar dos inúmeros livros publicados e das centenas de ações de formação realizadas, a maior parte das organizações não tem conseguido aproveitar todos os benefícios que o FMEA disponibiliza. Através de um conjunto de inquéritos realizados a mais de uma centena de empresas é possível concluir que a maior parte das pessoas que conhece e usa o FMEA não o vê como um método de grande potencial. Sua utilização visa apenas atender aos requisitos das auditorias de qualidade ou as especificações dos clientes. Uma das principais razões deste tipo de abordagem reside no fato de que a maior parte dos FMEA’s são construídos e usados incorretamente. Sendo assim, conhecer como as empresas realizam o preenchimento de seus FMEA’s; quais sistemáticas são usadas na fase de elaboração e quais os fatores que geram disparidades nas análises são informações de extrema importância para se compreender os resultados obtidos com o método, o que possibilita, também a sugestão de melhorias. 1.1 Justificativa Dentro do processo de avaliação e validação do trabalho desenvolvido pelos fornecedores na nacionalização de componentes exige-se a análise de falhas utilizando o método FMEA de Processo como apoio. Apesar de sua comum e obrigatória utilização, percebe-se falhas no método. São constatadas diferenças nos critérios utilizados, visando a não realização de plano de ações. Entre essas diferenças estão: ponderações (pontuações) diferentes para um mesmo modo de falha; considerações de falhas apenas no processo interno do fornecedor, esquecendo-se do impacto na linha de montagem do cliente ou até mesmo junto ao consumidor final. Capítulo 1 Introdução 4 Nota-se que apesar do método apresentar um aspecto quantitativo, a subjetividade na escolha das pontuações acaba alterando os resultados, prejudicando a confiabilidade da análise. O próprio Manual de Referência do FMEA (IQA, 2002) destaca a subjetividade do método. Considerando a imposição da utilização do método FMEA pela QS9000 (IQA, 1998) e as divergências apresentadas entre aqueles que o utilizam, ressalta-se a importância de adequar o método ao que ele se propõe a oferecer, com o objetivo de contribuir com a melhoria da qualidade no meio industrial. 1.2 Importância da Investigação Considerando os pontos expostos até o momento, verifica-se a necessidade de um estudo para o aumento da robustez e confiabilidade do próprio método FMEA de Processo, evitando posteriores erros de projeto, atrasos e re-trabalhos que atualmente são comuns no processo de nacionalização. Espera-se, com este estudo, que através dos resultados obtidos, o modelo proposto seja utilizado pelos diversos fornecedores de peças estampadas, melhorando assim, a sintonia e a parceria fornecedor / montadora através de resultados confiáveis em suas análises. 1.3 Objetivo Identificar os principais fatores que influenciam no desenvolvimento do “FMEA de Processo” para produtos estampados de empresas automotivas e sugerir melhorias que contribuam para minimizar as divergências constatadas em seu resultado. 1.3.1 Objetivos específicos a) Identificar parâmetros de influência no FMEA de Processo; Capítulo 1 Introdução 5 b) Analisar criticamente cada parâmetro previamente identificado; c) Diagnosticar as possíveis causas dos parâmetros de influência; d) Sugerir melhorias na planilha para a minimização das divergências durante a aplicação; e) Aplicar em um caso prático as melhorias. 1.4 Metodologia de Pesquisa Segundo DANE (1990), uma pesquisa é um processo onde questões são formuladas e respondidas sistematicamente. Os objetivos da pesquisa devem responder estas questões através de um caminho específico, dependendo da natureza do problema, determinando como deve ser feita a escolha do método e das técnicas utilizadas. Conforme citado por SILVA e MENEZES (2001), as pesquisas podem ser classificadas de diversas maneiras: • Pela natureza, em básica ou aplicada. Sendo o trabalho em questão uma pesquisa aplicada, pois os conhecimentos gerados são de possível aplicação em um problema prático. • De acordo com a forma de abordagem, em quantitativa ou qualitativa. A abordagem do estudo é híbrida, pois inclui avaliações e discussões mensuráveis, mas também envolve interpretações dos FMEA’s preenchidos e questionários que representam à opinião das pessoas envolvidas. • Pelos seus objetivos, em exploratória, descritiva ou explicativa. O objetivo da dissertação é exploratório, pois visa analisar a aplicação do Método FMEA de Processo, conhecer suas particularidades, seus conceitos e inter-relações e assim propor melhorias para que estes sejam otimizados. Capítulo 1 Introdução 6 • Em relação aos procedimentos técnicos, a pesquisa pode ser bibliográfica, documental, experimental, comparativa, estudo de caso, expost-facto, pesquisa- ação e pesquisa participante. Dos procedimentos técnicos citados, o escolhido é o método comparativo. Este método de pesquisa é realizado pelo estudo comparativo de informações e dados, de maneira que permita o seu amplo e detalhado conhecimento. Segundo LAKATOS e MARCONI (1992), o estudo comparativo é bastante flexível. Isto significa que é difícil estabelecer um roteiro rígido que determine com precisão como deverá ser desenvolvida a pesquisa. Contudo, podem ser identificadas as seguintes fases:a) Delimitação do estudo; b) Coleta de dados; c) Análise e interpretação dos dados e d) Redação do trabalho. Sendo assim, o trabalho terá por base as 4 fases identificadas anteriormente como roteiro da investigação. 1.5 Limitações do Estudo Segundo DANE (1990), a pesquisa exploratória não é mais ou menos válida que qualquer outro método, porém como qualquer outro tipo ela possui algumas limitações. Ela permite um grande contato com o ambiente, sendo difícil, porém generalizar os resultados obtidos, pois o ambiente de desenvolvimento de produtos difere muito de uma empresa para outra. Outra limitação ocorre nas entrevistas para levantamento de dados, onde podem ocorrer erros de interpretação tanto por parte do entrevistado, quanto do entrevistador. O entrevistado pode ainda alterar as respostas de acordo com os interesses da empresa em disponibilizar algumas informações. As respostas podem Capítulo 1 Introdução 7 também ser influenciadas pelas características pessoais do entrevistador, como problemas de dicção, opinião apaixonada sobre o tema da pesquisa, timidez, apresentação deficiente, etc. (GIL, 1987). São tomadas medidas para diminuir o impacto dos erros decorrentes das entrevistas e da aplicação do questionário, porém estes erros podem ser apenas minimizados e não completamente excluídos. 1.6 Estrutura do Estudo O capítulo dois descreve conceitos de qualidade com o objetivo de demonstrar a sua ligação com a confiabilidade dos produtos de uma maneira geral. Posteriormente, apresenta-se uma revisão bibliográfica sobre confiabilidade demonstrando seus benefícios e a importância desse tipo de análise para a garantia da qualidade. Também, apresenta-se uma revisão sobre o conceito de falha, seus mecanismos de prevenção e detecção, bem como métodos utilizados para a sua análise. Encerra-se o capítulo com a fundamentação teórica sobre o Método FMEA, mais especificamente o FMEA de Processo, sendo este o foco de estudo desse trabalho. No capítulo três é apresentada a metodologia do estudo onde são detalhadas todas as três etapas do processo de investigação: identificação dos fatores de influência, proposição de melhorias e validação da proposta. No capítulo quatro são apresentados os resultados da investigação decorrentes da análise de questionários e comparações realizadas entre os FMEA’s dos fornecedores. São descritas também as melhorias identificadas, o caso prático em três fornecedores de peças estampadas e, finalizando, a relação antes e depois da aplicação do FMEA melhorado. O capítulo cinco apresenta as conclusões e recomendações para futuros trabalhos. Capítulo 2 Qualidade e Confiabilidade 8 2 QUALIDADE E CONFIABILIDADE Este capítulo tem por finalidade fazer um levantamento das considerações apontadas pela literatura a respeito do relacionamento de qualidade e confiabilidade em produtos. Apresenta também uma revisão sobre análise de falhas, seu conceito, mecanismos e ferramentas de estudo, tendo como enfoque o FMEA, mais precisamente o FMEA de Processo. Visando facilitar o entendimento da estruturação deste capítulo, a Figura 2.1 contém um diagrama que ilustra os principais aspectos abordados nesse capítulo. Figura 2.1 – Diagrama de tópicos abordados no capítulo CAPÍTULO 2 QUALIDADE E CONFIABILIDADE 2.1 Qualidade 2.2 Confiabilidade 2.3.1 - Mecanismos para identificação de falhas 2.3.2 - Dispositivos para prevenir falhas 2.3.3 - Modos de falhas em produtos estampados 2.3 O Conceito de Falha 2.4 FMEA 2.4.1 - FMEA de processo 2.4.2 - Tabela FMEA de processo 2.5 Alternativas na Aplicação do Método FMEA 2.5.1 - FMEA de manutenção 2.5.2 - FMEA de meio ambiente 2.5.3 - FMEA de ciclo de vida 2.6 Críticas sobre a Fórmula de Cálculo 2.6.1 – Benefícios e problemas na utilização do método FMEA Capítulo 2 Qualidade e Confiabilidade 9 2.1 Qualidade O mercado cada vez mais competitivo tem forçado as indústrias a buscar cada vez mais a melhoria de seus produtos e processos. Empresas que se mostram mais eficientes nesta tarefa têm se destacado pela obtenção do reconhecimento de seus clientes, concretizado pelo sucesso de seus produtos no mercado. Ao buscar a melhoria de seus produtos, um conceito amplo, a empresa busca, em um contexto mais específico, atingir várias metas que, somadas, podem garantir o sucesso. Entre estas metas estão: • Entregar produtos mais funcionais, confiáveis, completos e originais; • Reduzir custos ao longo do ciclo de vida do produto; • Minimizar o uso de recursos no desenvolvimento; • Minimizar o tempo de desenvolvimento de produto. Estas metas sintetizam um conjunto de fatores que determinarão a satisfação do cliente, traduzindo-se no fato de o produto atingir a finalidade para o qual ele foi projetado. Isto pode de diversas maneiras e pontos de vista ser interpretado como qualidade. Qualidade é um conceito relativamente complexo e difícil de ser mensurado. Para afirmar que um produto é de qualidade, há que se levar em conta todas as informações sobre a vida do produto, entre elas o seu ciclo de vida, os seus custos, os compradores, os usuários, os beneficiados, os mantenedores e as demais pessoas envolvidas com o produto, além dos impactos causados e sofridos pelo produto. Qualidade é, portanto, função de todas as características de desempenho do produto. Assim, a incorporação de características de qualidade em um produto é uma tarefa complexa, onde nem sempre o resultado desejado é alcançado se os esforços não forem bem direcionados. Qualidade é um conceito para o qual se encontram diversas definições: por exemplo, segundo CROSBY (1990), qualidade significa conformidade com os Capítulo 2 Qualidade e Confiabilidade 10 requisitos. Para a ABCQ (1996), qualidade é controle estatístico do processo (redução de variabilidade) e, finalmente, para JURAN (2000), qualidade é a adaptabilidade ao uso. Uma forma de tratar o conceito de qualidade de maneira mais ampla seria definindo-o como a capacidade de atender às expectativas das partes interessadas. Quando se trata de um produto ou serviço as expectativas normalmente são em relação à conformidade com requisitos e à adaptabilidade ao uso, onde as principais partes interessadas são normalmente os clientes. Assim, neste contexto qualidade está diretamente relacionada à atender aos requisitos dos clientes. Quando se trata de um processo, como por exemplo, um processo produtivo, as expectativas são normalmente em relação ao atendimento das metas e dos objetivos específicos do processo como baixos níveis de rejeitos, retrabalhos e reaproveitamentos. Neste caso, as principais partes interessadas são os responsáveis pelo processo. Neste outro contexto, qualidade está diretamente relacionada a atender as metas e os objetivos especificados pelos responsáveis pelo processo. O conceito de qualidade, como capacidade de atender às expectativas das partes interessadas, pode ainda ser estendido às diversas outras situações. XENOS (1998) define qualidade como a forma pela qual os produtos e serviços são julgados pelos seus usuários. O foco de todo o processo de garantia da qualidade é o de assegurar a conformidade do produto com o que foi especificado. Esta conformidade é medida, não em valores absolutos, mas sim, pela variação das características do produto em torno dos valores especificados. Devido a esta abordagem da variação, ou variabilidade, inerente a qualquer processo, as técnicas de garantia de qualidade estão baseadas em conceitos estatísticos. Segundo SLACK (2002), qualidade é a consistente conformidade com as expectativas dos consumidores. O uso dapalavra “conformidade” indica que há necessidade de atender a uma especificação clara (a abordagem da manufatura); garantir que um produto ou serviço esteja conforme as especificações é uma tarefa chave de produção. “Consistente” implica que a conformidade às especificações não seja um evento “ad hoc”, mas que materiais, instalações e processos tenham Capítulo 2 Qualidade e Confiabilidade 11 sido projetados e então controlados para garantir que o produto ou o serviço atenda as especificações, usando um conjunto de características mensuráveis (a abordagem baseada no produto). O uso da expressão ‘”expectativas dos consumidores” tenta combinar as abordagens baseadas no usuário e no valor, e reconhece que um produto ou serviço precisa atingir as expectativas dos consumidores que podem, de fato, serem influenciadas pelo preço. No âmbito histórico, qualidade é um conceito atemporal que sempre esteve presente na civilização, porém, as abordagens em relação à qualidade mudaram muito ao longo do tempo. Algumas das mudanças mais significativas em relação à qualidade iniciaram a partir da revolução industrial. Conforme descrito por JURAN (2000), a revolução industrial trouxe a mudança do sistema de produção artesanal, no qual cada artesão experiente executava todas as tarefas e entregava o produto pronto, para a produção industrial, no qual as tarefas eram divididas e cada operário executava com alta produtividade uma tarefa específica. Na revolução industrial o foco era produção em massa a baixo custo. Com isto os operários já não tinham mais contato com o cliente final e produziam com base em padrões definidos. Dessa forma, a qualidade ficava sob a responsabilidade de um supervisor. Produtos com montagens de peças necessitavam que estas fossem intercambiáveis, aumentando assim a necessidade de qualidade nos mesmos. Além disto, os responsáveis pela produção ainda não dominavam o conceito de variabilidade do processo e não tinham habilidade para lidar com dados do mesmo, surgindo, assim, a necessidade de inspetores para avaliar a qualidade nas linhas produtivas através de inspeções 100%. O próximo passo em relação à qualidade foi em 1940 quando surgiu o controle estatístico da qualidade, com o qual foi possível substituir muitas das inspeções 100% por planos de amostragem. Em 1951 surge o conceito de Controle da Qualidade Total (Total Quality Control - TQC), estendendo assim o conceito da qualidade além da área produtiva. Segundo FASSER e BRETTNER (2002), no TQC a qualidade não é mais função do departamento da qualidade, mas sim de várias áreas envolvidas em todas as atividades que envolvem a qualidade. Capítulo 2 Qualidade e Confiabilidade 12 Desde 1961 CROSBY já defendia o conceito de zero defeito. Porém, somente em 1979, após a publicação do livro “Quality is Free” é que o mesmo foi entendido como um objetivo possível e não somente uma forma de motivar os empregados em relação à qualidade. Redirecionou-se, desta maneira, o foco das atividades da qualidade para a confiabilidade. Muitas das características de qualidade do produto não são exclusivamente definidas no processo de fabricação, mas sim, em estágios anteriores, como no projeto, ou mesmo no levantamento das necessidades do mercado que levaram ao surgimento do produto. Assim, começou-se a vislumbrar a necessidade de aplicar os recursos para garantia da qualidade do produto naquelas etapas onde as características de desempenho começavam a ser definidas (MONTGOMERY, 1990). Estes conceitos resumem o que se chama de controle de qualidade “fora-da- linha” ou qualidade desde o projeto. A abordagem agora se resume em, uma vez identificadas às características do produto baseadas nas necessidades dos clientes, fazer com que estas características sejam asseguradas desde o projeto do produto. Na abordagem de MARTINS (2001), a qualidade de um produto deve contemplar oito elementos: 1) Características operacionais principais (primárias): todo produto deve ter bom desempenho nesse tipo de característica. Assim, um relógio deve marcar a hora corretamente, e um aparelho de televisão deve ter boa definição de imagem eum bom som. 2) Características operacionais adicionais (secundárias): são características complementares ao produto que o tornam mais atrativo ou facilitam sua utilização como o controle remoto em um conjunto de som ou o timer em um aparelho de televisão. 3) Conformidade: a conformidade é a adequação às normas e às especificações utilizadas para a elaboração do produto. A conformidade costuma ser medida pela quantidade de defeitos ou de peças defeituosas (fora de padrão) que o processo de produção apresenta. Capítulo 2 Qualidade e Confiabilidade 13 4) Durabilidade: a durabilidade é medida pelo tempo de duração de um produto até sua deterioração física. A durabilidade e a confiabilidade estão bastante associadas. 5) Assistência técnica: é a maneira com que é tratado o cliente e o produto no momento de um reparo. A necessidade de visitas constantes a uma assistência e altos preços de conserto são fatores negativos para a imagem do produto. 6) Estética: é baseada em critérios subjetivos. Durante muitos séculos associou-se qualidade a beleza - “o que é belo é bom” -, e de certa forma esse conceito ainda é muito forte na venda dos produtos. Assim, deve-se dedicar atenção especial ao design do produto. 7) Qualidade percebida: o conceito relacionado é “o produto que parece ser bom, é bom”. Assim, novos produtos de marcas conhecidas e renomadas, mesmo que os fabricantes não tenham tradição na fabricação desse produto em particular, terão associada a eles a imagem de boa qualidade. 8) Confiabilidade: define-se confiabilidade como “a probabilidade de o produto não apresentar falhas em um determinado período”. Uma avaliação em geral aceita que confiabilidade é dada pelo MTBF (mean time between failures - tempo médio entre falhas) e também pela porcentagem de falhas por unidade de fator de vantagem competitiva importante. Nesta linha evolutiva do processo de garantia de qualidade de produtos, várias técnicas e conceitos foram sendo aprimorados. Surgiram vários métodos que hoje são bem conhecidos e sobre os quais existe muita informação e cuja aplicação na indústria tem gerado melhorias significativas. Entre estas técnicas podem ser citadas: • Failure Mode and Effect Analysis (FMEA); • Quality Function Deployment (QFD); • Metodologia Taguchi e Design of Experiments (DOE); Capítulo 2 Qualidade e Confiabilidade 14 • Diagrama de Causa e Efeito (Diagrama de Ishikawa); Apesar de técnicas como DOE e Ishikawa serem utilizadas na identificação de possíveis causas de problemas no desenvolvimento e o QFD tratar de incorporar as necessidades dos clientes na etapa de projeto, quando se trata de confiabilidade, o FMEA tem sido o mais indicado para a análise preventiva de falhas. No âmbito do conceito de “qualidade desde o projeto”, a confiabilidade tem se tornado cada vez mais importante para os consumidores. A falha de um produto, mesmo que prontamente reparada pelo serviço de assistência técnica e totalmente coberta por termos de garantia, causa, no mínimo, uma insatisfação ao consumidor ao privá-lo do uso do produto por determinado tempo. Além disso, cada vez mais são lançados produtos em que determinados tipos de falhas podem ter conseqüências drásticas para o consumidor, tais como aviões e hospitalares nos quais o mau funcionamento pode significar até mesmo um risco de vida ao usuário. 2.2 Confiabilidade A confiabilidade é uma característica de qualidade de um produto, relacionada com a sua utilização. Ela pode ser considerada um caracterizador global, pois a qualidade só é adequada se a missão do produto for cumprida satisfatoriamente.A confiabilidade indica o desempenho do sistema produtivo e a capacidade deste sistema de se manter com qualidade no decorrer do tempo. Um meio confiável é aquele que apresenta poucas falhas à medida que envelhece, pois as falhas dos equipamentos são comuns no início, logo após a implantação e no fim de vida da máquina. SLACK (2002) define “confiabilidade” como a habilidade de um sistema, produto ou serviço desempenhar-se como o esperado durante certo intervalo de tempo. Significa fazer as coisas em tempo para os consumidores receberem seus bens ou serviços prometidos. Capítulo 2 Qualidade e Confiabilidade 15 LAFRAIA (2001) menciona que confiabilidade é a habilidade de um componente, equipamento ou sistema exercer sua função sem falhas, por um período de tempo previsto, sob condições de operação especificadas. Segundo LAFRAIA (2001), a taxa de defeitos de um componente é dada por falhas por unidade de tempo e varia com o tempo de vida de cada componente. Uma representação usual para a taxa de defeitos dos componentes é dada pela “curva da banheira”, conforme pode ser observado na Figura 2.2. Figura 2.2 – Curva da banheira (LAFRAIA ,2001) A necessidade de se reduzir falhas no uso tornou-se um fator importante. As empresas de serviços e os processos empresariais dependem da operação continuada de seus equipamentos para prover serviços com rapidez e qualidade. Para as empresas de fabricação, o índice de falhas em uso constitui um elemento importante de medição da qualidade do produto. Com o custo e a complexidade cada vez maiores, a importância da confiabilidade como um parâmetro de eficiência, o qual deve ser especificado e pelo qual se paga, tornou-se evidente. LAFRAIA (2001) relata os benefícios obtidos com a aplicação da confiabilidade. São eles: Taxa de Defeitos Envelhecimento Vida Útil Mortalidade Infantil Tempo Taxa de Defeitos Constantes Capítulo 2 Qualidade e Confiabilidade 16 • Aumentar os lucros através de menores custos de manutenção; menores perdas por lucro cessante e menores possibilidades de acidentes; • Fornecer soluções às necessidades atuais das indústrias, aumentando a produção, flexibilizando a utilização de diversos tipos de cargas, respondendo rapidamente às mudanças nas especificações de produtos e cumprindo com a legislação ambiental, de segurança e higiene; • Permitir a aplicação de investimento com base em informações quantitativas: segurança, continuidade operacional e meio ambiente. É neste contexto que a confiabilidade adquire um elevado grau de importância, dado o seu enorme potencial para o aumento de produtividade e melhoria da qualidade dos produtos. A confiabilidade de um produto é fortemente influenciada pelas decisões feitas durante a fase de projeto. A importância do estudo de confiabilidade reside no fato de que é durante o tempo de uso do produto pelo cliente que se consolida o trabalho anterior de pesquisa, projeto, desenvolvimento e fabricação. A estimação adequada do desempenho do produto em campo permite identificar oportunidades de aumento de confiabilidade e qualidade do produto (LAWLESS,1998 apud BIASOLI, 2003). Para MARCORIN e ABACKERLI (2001), o domínio da confiabilidade nos produtos confere à empresa uma vantagem competitiva em relação aos seus concorrentes. Isso se traduz na melhor alocação de custos de garantia e de suporte, inventário de peças de reposição mais adequado e menor custo estendido de seus produtos ao longo do ciclo de vida dos mesmos. 2.3 Conceito de Falha Segundo a norma NBR 5462-1994, “a falha é o término da capacidade de um item desempenhar a função requerida. É a diminuição total ou parcial da capacidade de uma peça, componente ou máquina de desempenhar a sua função durante um período de tempo, quando o item deverá ser reparado ou substituído. A falha leva o Capítulo 2 Qualidade e Confiabilidade 17 item a um estado de indisponibilidade”. Portanto, a definição de falha assume que a função exigida seja precisamente conhecida. Embora nenhuma operação produtiva seja indiferente às falhas, em algumas é crucial que os produtos não falhem – aviões em vôo ou fornecimento de eletricidade em hospitais, por exemplo. Outros produtos e serviços sempre devem funcionar quando necessário como, por exemplo, cintos de segurança de carros, o serviço de polícia e outros serviços de emergência. Nessas situações, a confiabilidade não é somente desejável, mas também essencial. Em situações menos críticas, ter produtos e serviços confiáveis pode ser uma forma de as organizações ganharem vantagem competitiva. Segundo SLACK (2002), as falhas na produção podem ser agrupadas em: • Falhas de Projeto; • Falhas de Instalação; • Falhas de Pessoal; • Falhas de Fornecedores; • Falhas de Clientes. MOUBRAY (1991) aponta que a origem de todas as falhas é algum tipo de erro humano. A falha de uma máquina pode ter sido causada por um projeto ruim, uma manutenção precária, uma falha na entrega, erros de gestão do programa de fornecimento, erro do cliente ou falha nas instruções. As falhas raramente são resultados de aleatoriedade; sua principal causa é, normalmente, humana. JURAN (1997) classifica o erro humano em três grandes categorias: • Erros por imperícia: são os erros decorrentes da falta de conhecimento ou habilidade da pessoa que executa o trabalho; • Erros por imprudência: são os que ocorrem pelo fato da pessoa ignorar regras ou , não obedecer aos padrões, realizar sabotagens, entre outros; Capítulo 2 Qualidade e Confiabilidade 18 • Erros por negligência: são aqueles que ocorrem por falta de atenção, distração, fadiga, entre outros. As conseqüências disso são, em primeiro lugar, que a falha pode ser controlada até certo ponto. Em segundo lugar, as organizações podem aprender com as falhas e, conseqüentemente, modificar o seu comportamento. A conscientização disso levou ao que é chamado de conceito de falha como uma oportunidade. Em vez de identificar um “culpado”, que é considerado o responsável e é criticado pela falha, elas são vistas como uma oportunidade de se examinar porque ocorreram e implementar procedimentos que eliminem ou reduzam a probabilidade de ocorrerem novamente. 2.3.1 Mecanismos para identificação de falhas Identificar problemas de produção parece ser uma tarefa simples e elementar. Porém, as empresas podem não saber que o sistema falhou e por isso perdem a oportunidade de corrigir os erros para o cliente e de aprender com a experiência. Quando os clientes se queixam de um produto ou serviço, a situação pode ser tratada no local, mas pode ser que o sistema não seja mudado para prevenir que esse tipo de problema ocorra novamente. Isto pode ocorrer porque se teme chamar a atenção para um problema que possa ser visto como um sinal de fraqueza ou falta de habilidade ou porque há sistemas de identificação de falhas inadequados em função da falta de apoio gerencial ou de interesse em fazer melhorias. MOORE (1997) desdobra os mecanismos para procurar falhas do seguinte modo: • Verificações no processo; • Investigação de Acidentes; • Diagnósticos de Máquinas; • Análise de queixas e fichas de reclamação; Capítulo 2 Qualidade e Confiabilidade 19 • Entrevistas e questionários; • Métodos específicos para análise de falhas. Grande parte dos esforços são canalizados para a detecção de falhas na fase operacional e pouca atenção é dada à prevenção de falhas na fase de projeto e planejamento do processo de fabricação. Tendo em vista esta realidade, cada vez mais empresas estão aplicando métodos de análise de falhas que visam à prevenção, detecção e controle de falhas, objetivando aumentar o valor agregadodo produto e torná-lo cada vez mais competitivo e em consonância com as exigências dos clientes. Os métodos de análise de falhas mais conhecidos são: • FMEA (Failure Mode and Effect Analysis); • HAZOP (Hazard and Operability Analysis); • FTA (Failure Tree Analysis); Apesar das técnicas FTA, que mostra o relacionamento hierárquico entre os modos de falhas identificados no FMEA, e HAZOP, utilizado principalmente em indústrias de processos químicos e de alimentos para melhorar a confiabilidade de produtos e processos, o FMEA é a ferramenta mais utilizada na análise da confiabilidade de projetos atualmente (PALADY, 1997). O objetivo básico desta técnica é detectar falhas antes que se produza uma peça ou produto. Pode-se dizer que com a sua utilização diminui-se a probabilidade do produto ou processo falhar, buscando, assim, aumentar a sua confiabilidade. 2.3.2 Dispositivos para prevenir falhas O conceito de prevenção de falhas surgiu com a introdução dos métodos japoneses de melhoria da produção denominados poka-yokes (yoke = prevenir e poka = erros de desatenção). Sua idéia está baseada no princípio de que os erros Capítulo 2 Qualidade e Confiabilidade 20 humanos são inevitáveis até certo grau e o importante é evitar que eles se tornem defeitos. Poka-yokes são dispositivos ou sistemas simples (preferencialmente baratos) que são incorporados em um processo para prevenir erros de falta de atenção dos operadores, os quais se transformam em defeitos. Poka-Yokes são dispositivos como: • Sensores / interruptores em máquinas que somente permitem sua operação se a peça estiver posicionada corretamente; • Gabaritos instalados em máquinas por meio dos quais uma peça deve passar para ser carregada ou tirada da máquina – uma orientação; • Contadores digitais em máquinas para assegurar que o número correto de cortes, golpes ou furos tenham sido feitos; • Listas de verificação que devem ser preenchidas; • Feixes de luz que ativem um alarme se uma peça estiver posicionada incorretamente. Segundo REICHER (2004), os poka-yokes podem ser divididos conforme a Figura 2.3: Figura 2.3 – Tipos de Poka-Yokes (REICHER, 2004) Classificação dos Sistemas POKA-YOKES DETECÇÃO PREVENÇÃO CONTROLE ADVERTÊNCIA De acordo com o Estágio da Falha De acordo com o Propósito Capítulo 2 Qualidade e Confiabilidade 21 A importância da utilização de sistemas poka-yokes pode ser comprovada através da comparação dos custos de defeitos conforme o momento de sua identificação. Quanto antes for identificada a falha, menor será o custo para a empresa, como pode ser observado na Figura 2.4. Figura 2.4 – Custos de falha x tempo (REICHER, 2004) 2.3.3 Modos de falhas em produtos estampados Segundo CHIAVERINI (1995), a estampagem é um processo de conformação mecânica, geralmente a frio, que compreende um conjunto de operações por intermédio dos quais uma chapa plana é submetida a transformações de modo a adquirir uma nova forma geométrica, plana ou oca. Basicamente, a estampagem compreende as seguintes operações: corte, dobra e embutimento. a) Corte: o processo corresponde à obtenção de formas geométricas determinadas a partir de chapas submetidas à ação de uma ferramenta ou punção de corte, aplicada por intermédio de uma prensa que exerce pressão à chapa apoiada em uma matriz conforme a Figura 2.5.. Figura 2.5 – Operação de corte em chapa (CHIAVERINI, 1995) Punção Matriz Chapa a) Antes b) Após Capítulo 2 Qualidade e Confiabilidade 22 No instante em que o punção penetra na matriz, o esforço de compressão converte-se em esforço de cisalhamento e ocorre o desprendimento brusco de uma parte da chapa. Segundo CHIAVERINI (1995), os principais modos de falha na operação de corte no processo de estampagem são: • Rebarbas; • Dimensões fora do especificado; • Falta de furos; • Cortes e furações deslocadas. b) Dobra: na operação de dobra se procura manter a espessura da chapa ou evitar qualquer outra alteração dimensional. Em operações mais simples de dobramento, para obtenção de elementos relativamente curtos, usam-se matrizes montadas em prensas de estampagem. A Figura 2.6 mostra, esquematicamente, os principais componentes de uma dessas matrizes. Figura 2.6 – Esquema de uma matriz simples de dobramento (CHIAVERINI, 1995) Com relação aos modos de falha referentes à operação de dobramento pode- se destacar: • Estiramento; • Trincas; Punção Elemento Dobrado Matriz Capítulo 2 Qualidade e Confiabilidade 23 • Falta de dobramento; • Dimensional incorreto. c) Embutimento: é o processo de estampagem em que as chapas metálicas são conformadas na forma de copo, ou seja, um objeto oco a partir de chapas planas, sem geralmente, modificar a espessura destas, sendo realizado deformação em uma ou mais fases. Os modos de falha mais comuns no processo de embutimento estão descritos a seguir: • Rugas; • Má formação da peça; • Marcas superficiais; • Quebra de superfície; • Dimensional incorreto; • Afinamento de chapa. Considerando o FMEA uma das técnicas mais difundidas entre as empresas nas etapas de identificação de falhas uma revisão sobre o método será apresentada no próximo item. 2.4 FMEA Conforme descrito por PUENTE (2001), aproximadamente em 1963, durante a missão Apollo, a NASA desenvolveu um método para identificar, de forma sistemática, as falhas potenciais em sistemas, processos ou serviços antes que as mesmas ocorressem. Desta forma, surge o conceito da Análise de Modos e Efeitos de Falha (Failure Mode and Effect Analysis, FMEA). Capítulo 2 Qualidade e Confiabilidade 24 O FMEA é um método de análise de produto ou processo utilizado para identificar todos os possíveis modos potenciais de falha e determinar o efeito de cada um sobre o desempenho do sistema (produto ou processo), mediante um raciocínio basicamente dedutivo (não exige cálculos sofisticados). É, portanto, um método analítico padronizado para detectar e eliminar problemas potenciais de forma sistemática e completa (STAMATIS, 2003). Segundo PALADY (1997), o FMEA é uma das técnicas de baixo risco mais eficientes para prevenção de problemas e identificação das soluções mais eficazes em termos de custos, a fim de prevenir problemas. O manual complementar do FMEA da QS 9000 (IQA, 1998) define a técnica como um grupo de atividades sistêmicas com o objetivo de: a) Reconhecer e avaliar a falha potencial de um produto / processo e seus efeitos; b) Identificar ações que podem eliminar ou reduzir a probabilidade do modo de falha potencial vir a ocorrer; c) Documentar o processo de análise. O método FMEA busca, além de identificar falhas potenciais de forma sistemática, identificar seus efeitos e definir ações que visem reduzir ou eliminar o risco associado a estas falhas, reduzindo, assim, o risco do produto ou processo. Segundo GILCHRIST (1993), mesmo tendo surgido em 1963, o FMEA somente passou a ser utilizado de forma mais abrangente após a sua utilização em 1977 pelos fabricantes de carros da Ford. Conforme citado por STAMATIS (2003), o FMEA deve ser aplicado nos estágios iniciais de projeto de sistemas, produtos, componentes, serviços ou processos e deve ser continuamente re-avaliado durante toda a vida destes elementos. O método FMEA traz uma seqüência lógica e sistemática de avaliar as formas possíveis pelas quais um sistema ou processo está mais sujeito à falhas. O FMEA considera a severidade das falhas, a forma como as mesmas podem ocorrer e, caso ocorram, como eventualmente poderiam ser detectadas antes de levarem àCapítulo 2 Qualidade e Confiabilidade 25 reclamações do cliente. Assim, com base nestes três quesitos: severidade, ocorrência e detecção, o método leva a uma priorização de quais modos de falha levam um maior risco ao cliente. Os principais passos para a execução de um FMEA são os seguintes: a) Identificar modos de falha conhecidos e potenciais; b) Identificar os efeitos de cada modo de falha e a sua respectiva severidade; c) Identificar as causas possíveis para cada modo de falha e a probabilidade de ocorrência de falhas relacionadas a cada causa; d) Identificar o meio de detecção no caso da ocorrência do modo de falha e sua respectiva probabilidade de detecção; e) Avaliar o potencial de risco de cada modo de falha e definir medidas de eliminação ou redução do risco de falha. A seguir pretende-se detalhar cada um destes passos. a) Identificar modos de falha conhecidos e potenciais Nesta etapa são listadas todas as funções (incluindo características ou requisitos) do sistema, produto, componente, serviço ou processo em questão e para cada uma delas são identificados, na maioria das vezes através de técnicas de Brainstorming, todos os possíveis modos de falhas, ou seja, como cada função pode falhar quando for solicitada. b) Identificar os efeitos de cada modo de falha e a sua respectiva severidade. Identificados os modos de falha para função deve-se determinar através do conhecimento teórico ou prático o efeito ou os efeitos que cada falha causará ao cliente. Posteriormente, cada modo de falha deve ser classificado quanto à severidade dos efeitos por ele causados ao cliente, como por exemplo, perda total de função ou riscos de vida. Para tal classificação o método mais utilizado é através de tabelas que orientam a classificação da severidade conforme faixas pré- determinadas, onde 1 representa nenhum impacto ao cliente e 10 uma falha crítica. Capítulo 2 Qualidade e Confiabilidade 26 c) Identificar as causas possíveis para cada modo de falha e a probabilidade de ocorrência de falhas relacionadas a cada causa. Utilizando-se técnicas de Brainstorming, histórico de sistemas, produtos, processos ou serviços semelhantes e o conhecimento técnico são definidas as causas reais e potenciais pelas quais cada modo de falha possa vir a ocorrer. Pode- se ainda utilizar técnicas de Brainstorming estruturado, como a técnica da Espinha de Peixe ou Ishikawa reduzindo o risco de uma eventual causa ser esquecida. Definidas as causas são identificados os atuais meios de prevenção, características do sistema, produto, processo ou serviço, que reduzem a probabilidade de ocorrência desta falha. Com base nestas informações e históricos de ocorrência da falha em situações semelhantes ou reais, cada causa é classificada quanto a sua probabilidade de ocorrência. O método mais utilizado é através de tabelas com faixas pré-determinadas que orientam a classificação, onde 1 representa ocorrência remota e 10 uma alta ocorrência. d) Identificar o meio de detecção no caso da ocorrência do modo de falha e sua respectiva probabilidade de detecção A detecção de um determinado modo de falha é a capacidade, após a ocorrência da falha, desta ser identificada antes que o efeito final ao cliente tenha ocorrido. Assim os meios de detecção são as formas de verificação e identificação de eventuais falhas presentes no projeto do sistema, produto, processo ou serviço. Após a identificação dos meios de detecção estes são classificados conforme a sua capacidade em identificar a falha antes que o efeito final ao cliente tenha ocorrido. O método mais utilizado é através de tabelas com faixas pré-determinadas que orientam a classificação, onde 1 representa uma detecção certa e 10 uma probabilidade remota de detecção. e) Avaliar o potencial de risco de cada modo de falha e definir medidas de eliminação ou redução do risco de falha. O potencial de risco em cada modo de falha está associado ao seu impacto ao cliente, ou seja, severidade, a sua probabilidade de ocorrência e probabilidade da sua detecção. Um risco considerado baixo pode ter ocorrência relativamente alta, baixa probabilidade de ser detectado, porém um impacto não significativo ao cliente. Ou, em outra situação, um risco baixo pode estar associado a um impacto Capítulo 2 Qualidade e Confiabilidade 27 significativo ao cliente, porém, com ocorrência muito improvável ou alta capacidade de ser detectado antes que o efeito seja percebido pelo cliente. Um risco é considerado alto quando tiver um impacto significativo no cliente, uma ocorrência provável e baixa capacidade de ser detectado antes de seu efeito ser percebido pelo cliente. O método mais utilizado para se medir o risco associado a cada modo de falha é a multiplicação da pontuação dada para as classificações da severidade, ocorrência e detecção. Com isto, tem-se uma escala que vai de 1 a 1000 pontos, sendo 1 um baixíssimo risco ao cliente e 1000 um risco crítico. Esta pontuação é chamada de número de prioridade de risco (NPR). Após a priorização dos riscos devem ser definidas medidas para a redução ou eliminação dos maiores riscos. Segundo orientação do manual FMEA da QS9000 (IQA, 2002), devem ser definidas ações para pontuações acima de 125 pontos ou onde a severidade seja igual a 10, porém muitas montadoras da indústria automotivas têm exigido ações para todos os casos de riscos acima de 50 pontos. Na Figura 2.7 observa-se um típico formulário para execução de um FMEA. Figura 2.7 – Exemplo formulário FMEA Segundo STAMATIS (2003) e PALADY (1997), as principais vantagens da utilização do método FMEA são as seguintes: a) Melhoria da qualidade, confiabilidade e segurança de produtos ou serviços; Capítulo 2 Qualidade e Confiabilidade 28 b) Auxílio na escolha de alternativas de projetos que tenham melhor qualidade, confiabilidade e segurança; c) Melhoria na imagem e competitividade da empresa frente aos seus clientes; d) Auxílio na melhoria da satisfação do cliente; e) Redução do tempo e custo de desenvolvimento de sistemas, produtos, processos e serviços; f) Auxílio em determinar redundâncias no sistema, produto, processo ou serviço; g) Auxílio para identificar procedimentos de diagnostico de falhas; h) Estabelecimento de prioridade para as ações no projeto; i) Auxílio para identificar características críticas e significantes; j) Auxílio na análise de novos processos de manufatura ou montagens; k) Auxílio em estabelecer um fórum de prevenção à falhas; l) Auxílio à identificação e prevenção de falhas; m) Auxílio para definir e priorizar ações corretivas; n) Provê a base para programas de testes e validação durante o desenvolvimento de sistemas, produtos, processos ou serviços; o) Provê documentação histórica para referências futuras, auxiliando análises de futuras falhas; p) Provê um fórum para recomendação de ações de redução de riscos. Segundo STAMATIS (2003), a principal razão para a execução de um FMEA é a necessidade de melhoria. Para se ter todos os benefícios de um FMEA, é necessário que o método esteja integrado na cultura da organização. Capítulo 2 Qualidade e Confiabilidade 29 Após a execução inicial, um FMEA deve tornar-se não somente um documento do Sistema da Qualidade, mas sim uma ferramenta que deve ser utilizada no dia-a- dia. A revisão contínua do FMEA é um ponto-chave do processo, pois existem constantes alterações nas condições de um sistema, produto, processo e serviço, as quais alteram o FMEA. Quando ocorrem alterações que possam modificar a gravidade ou impacto da falha ao cliente, a severidade deste modo de falha no FMEA deve ser revisada. Sempre que ocorram alterações que modifiquem a probabilidade de ocorrência de uma causa ou existammodificações nos meios de prevenção desta causa, a ocorrência da causa deve ser revisada. Da mesma forma novas causas devem ser incluídas quando necessárias. Sempre que ocorrerem modificações nos meios de detecção de uma determinada falha, a probabilidade de detecção desta deve ser revisada. Segundo STAMATIS (2003), existem diversos tipos de FMEA’s, dentre eles destacam-se: a) FMEA de Sistema; b) FMEA de Produto; c) FMEA de Serviço; d) FMEA de Processo. Detalhando cada FMEA tem-se: a) O FMEA de Sistema é também chamado FMEA de Conceito e é utilizado para avaliar falhas em sistemas e subsistemas primeiramente nos estágios iniciais de definição de conceituação e projeto, mas também deve ser revisado durante toda a vida útil do sistema. O FMEA de Sistema foca nas falhas potenciais do sistema em relação à execução das suas funcionalidades e em atender às necessidades dos clientes, ou seja, está diretamente ligada à percepção do cliente em relação ao sistema. O FMEA de Sistema auxilia na seleção do sistema que melhor atende as necessidades do cliente e a determinar redundâncias no sistema, define uma base Capítulo 2 Qualidade e Confiabilidade 30 para procedimentos de diagnóstico de falhas e, acima de tudo, identifica falhas potenciais reduzindo o risco do sistema. b) O FMEA de Produto é utilizado para avaliar possíveis falhas em produtos antes da sua liberação para a manufatura, mas deve ser revisado durante toda a vida útil do produto. Ele foca nas falhas potenciais do projeto em relação ao cumprimento dos objetivos definidos para cada uma de suas características e está diretamente ligada à capacidade do projeto em atender os objetivos definidos para o mesmo. O FMEA de Projeto define necessidade de alterações no projeto, estabelece prioridades para as ações de melhoria no projeto, auxilia na definição de testes e validação do produto, na identificação de características críticas e significativas do produto e na avaliação dos requisitos e alternativas do projeto. c) O FMEA de Serviço pode ser utilizado de diversas maneiras: uma delas é a execução de FMEA’s específicos para avaliar as etapas do desenvolvimento de um sistema, de forma semelhante a um produto. Estas etapas são: o Sistema de Serviço (FMEA de Sistema), o Produto do Serviço (FMEA de Produto) e o Processo de execução do Serviço (FMEA de Processo). Outra forma de execução de um FMEA de Serviço é a execução de um FMEA que englobe todas as características desde o sistema de serviço até o processo em si. Neste caso o FMEA de Serviço é utilizado para avaliar falhas nos serviços antes do seu início, mas deve ser revisada enquanto os serviços estiverem ativos. O FMEA de Serviço foca nas falhas potenciais do serviço em relação à necessidade do cliente e ao cumprimento dos objetivos definidos para cada uma de suas características e processos. O FMEA de Serviço define necessidade de alterações no serviço e estabelece prioridades para as ações de melhoria no serviço. d) O FMEA de Processo é utilizado para avaliar falhas em processos antes da sua liberação para produção em série, mas deve ser revisado durante toda a vida útil do produto. Ele foca nas falhas potenciais do processo em relação ao cumprimento dos objetivos definidos para cada uma de suas características e está diretamente ligada à capacidade do processo em cumprir os objetivos definidos para o mesmo. O FMEA de processo define necessidade de alterações no processo, estabelece Capítulo 2 Qualidade e Confiabilidade 31 prioridades para as ações de melhoria, auxilia na execução do plano de controle do processo e na análise dos processos de manufatura e montagem. Na Figura 2.8 são identificadas às fases do Planejamento da Qualidade e onde os FMEA’s de Sistema, Produto e Processo são aplicados. Figura 2.8 – Aplicação do FMEA nas fases de planejamento de qualidade Apesar de ter iniciado sua aplicação na área aeroespacial, o método FMEA tem hoje sua principal utilização na indústria automotiva. Os motivos da extensa utilização do FMEA na indústria automotiva foram pesquisados por DALE e SHAW (1990) em fornecedores da empresa Ford Britânica e por TENG e HO (1996) na indústria americana. A pesquisa concluiu que o principal motivo que leva a execução do FMEA na indústria automotiva é pelo fato método tratar de um requisito obrigatório nas principais normas do Sistema da Qualidade e não devido aos possíveis ganhos. Desta forma o FMEA se torna apenas um dos documentos exigidos pelo cliente para a liberação de um produto e não uma ferramenta de redução de riscos potenciais e de melhoria contínua. Capítulo 2 Qualidade e Confiabilidade 32 Além da aplicação nos setores aeroespacial e automotivo há registros da aplicação do FMEA nos mais variados setores. Uma aplicação que tem crescido significativamente é a utilização do FMEA para evitar erros médicos. Segundo REILING e KNUTZEN (2003), um relatório do instituto de medicina cita que entre 44.000 e 98.000 pessoas morrem por ano nos hospitais vítimas de erros médicos previsíveis. Isto significa uma morte a cada 343 a 764 admissões. Em comparação com a média na aviação, que é de 1 morte em 8 milhões de vôos, esse dado é bem significativo O relatório reporta também que mais pessoas morrem todo ano por erros médicos do que por acidentes de carros, câncer de mama ou AIDS. Estes números mostram a necessidade da utilização de técnicas diferenciadas para prever erros médicos. Um exemplo da utilização do FMEA na área médica é o Hospital St. Joseph`s Community nos EUA, que utilizou o método para remodelar suas instalações visando à prevenção de erros médicos. Atualmente, segundo REILING e KNUTZEN (2003), no mínimo um FMEA deve ser executado para certificação pela Join Commission on Accreditation of Healthcare Organizations (JCAHO). Desde a sua primeira utilização, o método FMEA já passou por inúmeras modificações e melhorias. Neste estudo, além de se detalhar a aplicação tradicional do FMEA, a qual foi descrita anteriormente, pretende-se descrever também as mais recentes propostas e alternativas na aplicação deste método. 2.4.1 FMEA de Processo O FMEA de Processo é uma técnica analítica utilizada pelo engenheiro / equipe responsável pela manufatura com a finalidade de assegurar que, na medida do possível, os modos de falhas potenciais e suas causas / mecanismos sejam avaliados. De uma forma mais precisa, um FMEA é um resumo dos pensamentos da equipe durante o desenvolvimento de um processo e inclui a análise de itens que poderiam falhar baseados na experiência e nos problemas passados. Esta Capítulo 2 Qualidade e Confiabilidade 33 abordagem sistemática acompanha, formaliza e documenta a linha de pensamento que é normalmente percorrida durante o processo de planejamento da manufatura (IQA, 2002). O FMEA, quando utilizado adequadamente, possibilita a detecção de falhas e modos potenciais de falhas no processo. Quando elaborado com eficiência, o FMEA torna-se uma ferramenta poderosa na análise do processo, permitindo melhoria contínua e servindo de registro histórico para futuros estudos (HOLAND et al, 1997). O objetivo do FMEA de Processo é definir, demonstrar e maximizar soluções de engenharia em resposta à qualidade, confiabilidade, manutenibilidade, custos e produtividade. Segundo STAMATIS (1995), as questões específicas que devem ser formuladas no decorrer do FMEA de Processo são as seguintes: a) Qual é o verdadeiro desempenho e eficiência do processo? b) O que o produto faz e qual a sua possível utilidade? c) Qual a verdadeira eficiência/ eficácia da equipe de suporte? d) Como o processo está funcionando? e) Quais matérias primas e componentes são usadas no processo? f) Como e em que condições o processo
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