Após o diagrama QFD, o passo seguinte é cotar os componentes.

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1 GD&T - Geometric Dimensioning & Tolerancing O GD&T é a ferramente utilizada na cotação funcional dos componentes. Após o diagrama QFD, o passo seguinte é cotar os componentes. Observa-se na figura acima que a variação no alinhamento das polias é resultante da variação dimensional e geométrica de diversas peças. Há dois sistemas de cotação. A cotação livre, empregada para peças isoladas, e a cotação funcional, que é usada para cotar componentes associados, como os componentes deste motor.

2 A figura acima mostra a cotação funcional da bomba d'água, com as tolerâncias dimensionais e geométricas necessárias para atender o que está especificado no diagrama QFD, que é o paralelismo entre as polias. Os demais componentes também são cotados funcionalmente para estabelecer a cadeia de tolerâncias do alinhamento das polias. Exemplo de projeto Seis Sigma com aplicação da tecnologia DFSS Para efeito comparativo apresentamos duas versões do mesmo projeto. Projeto cartesiano. Projeto seis sigma. No Projeto Cartesiano a cotação das peças é independente, as tolerâncias dimensionais e geométricas são arbitradas e o risco de atendimento às especificações não é calculado. No Projeto Seis Sigma, desenvolvido com as ferramentas DFSS, a cotação é funcional, as tolerâncias dimensionais e geométricas são estabelecidas pelo GD&T e o risco de atendimento às especificações é calculado pelo método Monte Carlo. Descrição do Projeto A característica funcional é a distância Z, entre o furo da peça A e a face da peça B. A seguir são apresentados dois procedimentos de cotação. O primeiro é o método tradicional, praticado pela quase totalidade dos projetistas, denominado cotação independente. Neste processo cotam-se as peças livremente, sem levar em consideração os requisitos funcionais do produto final. Processo de Cotação Independente

3 Desenhos das peças cotadas em separado Diagrama vetorial da cotação independente Constrói-se o diagrama vetorial a partir das cotas existentes nos desenhos. O resultado é um diagrama composto de 5 vetores cota, sendo dois de cada peça. Observa-se que não há como respeitar o axioma da independência na cotação em separado. Diagrama vetorial Processo de Cotação Funcional Identificam-se as cotas funcionais no desenho de conjunto. As demais cotas (não mostradas), necessárias para construir as peças, são estabelecidas após a definição das cotas funcionais. Neste caso foram criadas as cotas funcionais A1 e B1.

4 Desenho das cotas funcionais Diagrama Vetorial da Cotação Funcional Constrói-se o diagrama vetorial com as cotas criadas no desenho de conjunto, que neste caso é composto de 3 vetores cota. Observa-se que o axioma da independência foi respeitado porque há somente um vetor cota por peça. Diagrama vetorial da cotação funcional A dispersão da cota resultante, Z, é uma propriedade aditiva. Quanto maior for o número de cotas, maior será a dispersão. Ou de outro modo, para uma dada dispersão de Z, quanto menor for o número de cotas, maiores serão as suas tolerâncias. O procedimento consiste em cotar as peças a partir das cotas funcionais. As demais cotas seguem as regras tradicionais do projeto mecânico, de acordo com as normas técnicas. Para criar os relacionamentos entre os elementos da cadeia funcional aplicam-se tolerâncias geométricas, segundo os conceitos de GD&T Geometric Dimensioning & Tolerancing. Desenho das peças cotadas funcionalmente Toleranciamento As superfícies terminais e de contato obrigatoriamente devem ser controladas por tolerâncias geométricas. As demais superfícies e os ajustes seguem as regras tradicionais do

5 projeto mecânico. O Projeto Seis Sigma Os projetos Seis Sigma se caracterizam por incorporarem os requisitos de qualidade ao projeto do produto. É preciso assegurar o atendimento aos requisitos funcionais, o que é feito probabilisticamente pelo cálculo dos Índices de Capacidade do Processo, Cp/Cpk, devido a correlação existente entre eles, a qualidade, expressa em não conformidade por milhão. Cálculo dos Índices de Capacidade Cp e Cpk Software VisVSA Utiliza-se a técnica estatística Monte Carlo para calcular os índices de capacidade dos processos, Cp e Cpk. O programa VisVSA é utilizado para fazer a cotação funcional. Ele constrói e analisa a cadeia funcional, combinando as tolerâncias dimensionais e geométricas de todas as maneiras possíveis. A combinação é aleatória, umas tolerâncias no valor máximo, outras no mínimo ou em valores intermediários, simulando as condições reais de montagem. Se as distribuições das tolerâncias das peças forem conhecidas, usam-se os dados reais, caso contrário consideram-se distribuições normais. Relatórios da Simulação Monte Carlo Os relatórios da simulação mostram os valores de Cp/Cpk e as demais informações estatísticas pertinentes. Se os valores de Cp/Cpk não forem satisfatórios o projeto deve ser revisto. Pode-se alterar a ordem de montagem, o tipo de acoplamento ou o valor das tolerâncias. Para avaliar a sensibilidade da cadeia funcional é comum fazer a primeira simulação atribuindo-se valor unitário a todas as tolerâncias. Analisa-se o resultado, e segundo a necessidade, aumenta-se ou diminui-se o valor da tolerância indicada pelo programa. A cada simulação o programa relaciona as tolerâncias por ordem de importância. Essa indicação possibilita chegar ao valor objetivo da maneira mais direta possível. Basta alterar a tolerância mais importante e rodar a simulação, repetindo-se o processo ciclicamente até atingir o alvo.

6 Resumo dos resultados das simulações Dados da simulação Z é uma cota resultante da montagem das peças A e B. Valor nominal: Z = 23,5 Campo de tolerância: 23,32<Z<23,69 Variáveis livres: as seis tolerâncias geométricas relacionadas na coluna da esquerda. Etapas da simulação Simulação 1 todas tolerâncias com valor unitário 0,1. Cp=2,49 Cpk=2,40 Simulação 2 todas as tolerâncias com valor unitário 0,15. Cp=1,67 Cpk=1,56 Simulação 3 alterado o valor da quinta tolerância, de 0,15 para 0,10. Cp=1,73 Cpk=1,62 Simulação 4 alterado o valor da terceira tolerância, de 0,15 para 0,10. Cp=2,09 Cpk=1,98. Conclusão Os valores alvo Cp>2 e Cpk>1.5 foram alcançados. Isso garante que o índice de defeitos será inferior a 3,4 defeitos por milhão e o custo da não qualidade inferior a 1%. Sob o ponto de vista dimensional esta cotação representa a solução de compromisso ideal de custo e

7 qualidade. Medição Eficaz A importância da cotação funcional vai além dos limites da engenharia do produto. Como ela utiliza uma cota por peça, basta controlar esta dimensão para controlar as características críticas. Esta condição simplifica o gerenciamento dimensional e permite que a organização concentre os seus esforços em um menor número de itens, focalizando o que realmente interessa. A cotação funcional está diretamente associada a medição eficaz, capaz de concluir se a peça é boa com o menor número possível de medições. Implantação da tecnologia Seis Sigma nos projetos mecânicos A implantação da tecnologia "seis sigma" começa pelo aprendizado de GD&T. Os projetista normalmente têm dificuldades em empregar as tolerâncias geométricas por falta de informação. Como a norma brasileira NBR 6409 está desatualizada, a alternativa é usar a americana ASME Y14.5M, disponível em inglês. O GD&T é uma linguagem técnica usada para comunicar os requisitos dos projetos. Todos os engenheiros e técnicos precisam falar esta língua, porque só ela possui os recursos necessários para exprimir com clareza as especificações das peças. O sistema cartesiano, que ainda é utilizado pela maioria das empresas brasileiras, está obsoleto. Não basta colocar as tolerâncias dimensionais e algumas tolerâncias geométricas. Isso não adianta nada se a cotação não for funcional. Em suma, para fazer projetos mecânicos "seis sigma" é preciso cotar funcionalmente, usar o GD&T na cadeia de tolerâncias e fazer a simulação Monte Carlo. O resultado é compensador. Os problemas dimensionais são identificados e resolvidos enquanto o projeto se encontra na engenharia, antes da fabricação do ferramental. O produto nasce certo e sem problemas. A atividade de manutenção dos desenhos praticamente desaparece, porque as alterações dimensionais acabam. As solicitações de desvio de produção e as falhas internas também desaparecem, porque os conflitos dimensionais foram resolvidos no momento mais oportuno, antes do produto entrar em produção. O conceito "seis sigma" pode ser empregado tanto na fabricação seriada quanto na unitária. Em ambos os casos o objetivo fazer certo na primeira vez é plenamente alcançado. Varias empresas brasileiras já empregam o GD&T, porém nem todas praticam a cotação funcional e a simulação Monte Carlo. QFD - Quality Function Deployment

8 A missão do QFD é gerenciar os desejos dos consumidores. A pesquisa realizada para identificar os desejos dos consumidores deste motor revelou que eles devem ser silenciosos. O QDF desdobra os desejos dos consumidores e estabelece os objetivos de qualidade.

9 O primeiro passo é inserir "silencioso" no diagrama QFD. Um deles, que será utilizado como exemplo, é a correia de acionamento das polias (não mostrada no modelo acima). Insere-se "ruído de correia" no diagrama QDF, ao lado de uma seta apontada para baixo, sinalizando que deve ser reduzido. A seguir faz-se a correlação entre os desejos e as características físicas. Os círculos vermelhos indicam que há uma forte correlação do ruído da correia com o paralelismo das polias e com a deformação do corpo da bomba d'água. Nas colunas das características informam-se os valores alvos, a tolerância e o Cp. A seguir identificam-se os geradores de ruído existentes no motor. O Cp define o risco que o projeto assume quanto à qualidade. Cp Qualidade Desvios/milhão 0, , , ,00 <34 Há uma correlação entre Cp e qualidade. Por exemplo, se a diretriz do projeto definir Cp=2, o risco assumido é de 3,4 não conformidades por milhão. Simulação Monte Carlo A missão da simulação Monte Carlo é calcular os valores de Cp / Cpk.

10 Simulação 01 Após criar o diagrama QFD e o esquema GD&T, o próximo passo é fazer a simulação Monte Carlo. Usa-se o software VisVSA. Este programa combina as tolerâncias dimensionais e geométricas dos componentes, de todos os modos possíveis e analisa a variação provocada no paralelismo das polias. Ao terminar a simulação o programa apresenta na tela o valor do Cp, veja na figura ao lado. Neste caso, como o valor do Cp ficou aquém do especificado será preciso apertar as tolerâncias. Abaixo o relatório com as demais informações da simulação Monte Carlo 01.

11 Alguns valores do relatório: Cp = 1.27 Cpk = 0.38 % Out Of Spec = Se os motores forem fabricados com as tolerâncias atuais haverá 13% de não conformidades. O VisVSA oferece outro relatório que informa quais são os componentes e as tolerâncias que afetam o paralelismo das polias. Contribuintes 1 As tolerâncias são relacionadas pela ordem de importância. Observe que a tolerância que está no topo da relação é responsável por 81% da variação de paralelismo das polias. Esta informação é muito valiosa porque vai direto a raiz do problema dimensional e aponta a causa principal. A tolerância indicada em primeiro lugar será apertada e uma nova simulação Monte Carlo executada.

12 Simulação 02 Ao terminar a simulação o program apresenta na tela o resultado encontrado. Neste caso o valor Cp = 2.16 atende a especificação do QFD. Se as peças forem fabricadas com as tolerâncias atuais pode-se garantir que o número de não conformidades será inferior a 3.4 / milhão. Simulações semelhantes devem ser feitas para garantir o atendimento dos outros desejos dos consumidores. Veja abaixo outras informações. Relatório com as demais informações da simulação Monte Carlo 02.

13 Alguns valores do relatório: Cp = 2.16 Cpk = 1.05 % Out Of Spec = 0.00 Com as tolerâncias atuais todos os motores estão dentro da especificação. A simulação Monte Carlo usa o método das aproximações sucessivas. A cada rodada ajusta-se a tolerância indicada e repete-se a simulação até o Cp alcançar o valor estabelecido no diagrama QFD. O conjunto final de tolerâncias representa a solução de compromisso ideal entre custo e qualidade. Sob o ponto de vista dimensional o projeto seis sigma está terminado, mas é preciso verificar se a deformação dos componentes compromete o paralelismo das polias. MEF - Método dos Elementos Finitos A missão do MEF é identificar e resolver os problemas de resistência dos materiais. Neste caso é preciso saber se o aperto da correia deforma o corpo da bomba d'água e compromete o paralelismo das polias.

14 Inicialmente cria-se uma malha como mostra a figura acima. A seguir aplica-se a carga provocada pelo aperto da correia. Observa-se que sob o efeito da carga a peça se deformou além do limite admissível e pode compromete o alinhamento das polias. Uma das possíveis soluções é reforçar a carcaça para impedir a deformação excessiva.

15 Para reforçar a carcaça foram acrescentadas quatro nervuras, como mostra a figura ao lado. A seguir aplica-se nova carga à carcaça. Observa-se que os reforços deram bom resultado. A deformação da carcaça ficou dentro dos limites admissíveis e não vai contribuir significativamente no paralelismo das polias. A simulação da variação estrutural dos componentes, permite por intermédio do protótipo virtual, fazer previsões a respeito do seu comportamento e eftuar as devidas correções, antes da execução do protótipo físico, proporcionando economia de material e ferramental. Ensinamos as tecnologias acima, prestamos serviços e somos revendedores dos softwares usados nos projetos seis sigma. Entre em contato, teremos o maior prazer em ajudá-los a desenvolver projetos competitivos.

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