XXX ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Maturidade e desafios da Engenharia de Produção: competitividade das empresas, condições de trabalho, meio ambiente. São Carlos, SP, Brasil, 12 a15 de outubro de 2010. UTILIZAÇÃO DO CONTROLE ESTATÍSTICO DE PROCESSO: PROPOSTA DE ALTERAÇÃO DO MIOLO DA BOLA DE FUTEBOL DE CAMP Amanda Herculano da Costa (UFPB) amandacostajp@hotmail.com Jeane de Fatima Gomes de Lima (UFPB) jeanegl@yahoo.com.br Márcio Botelho da Fonseca Lima (UFPB) tismalu@uol.com.br Este trabalho tem como objetivo avaliar a utilização do Controle Estatístico de Processo (CEP) na produção de bolas de futebol, realizada por uma empresa de artigos esportivos e localizada no estado da Paraíba, por intermédio da verificaçãoo da eficácia de retenção de ar (perda de pressão) do miolo vermelho. Utilizaram-se os gráficos da média e da amplitude e verificou-se que tal característico de qualidade encontra-se em controle e que apresenta uma tendência de melhoria ao longo do tempo, tanto em termos de dispersão, quanto em matéria de média do processo. Finalizando, concluiu-se que a utilização do CEP tem se mostrado uma alternativa efetiva de monitoramento, avaliação e correção dos desvios na produção de um bem ou serviço. Palavras-chaves: Controle estatístico de processo. Gráficos de controle. Competitividade.
1. Introdução Segundo Slack et al (2002), há uma crescente conscientização de que os produtos e serviços de excelente qualidade podem proporcionar à organização considerável vantagem competitiva, pois, além de reduzir os custos com retrabalhos, refugos e devoluções, gera consumidores satisfeitos. Sabe-se que aumentar a produtividade ou a competitividade de uma organização não se limita unicamente a aumentar a quantidade produzida. É preciso que o produto possua continuamente mais características de qualidade que atendam e até ultrapassem as necessidades dos clientes (ALMA, 2003). Para se ter um produto/serviço competitivo é necessário avaliar a qualidade dos bens produzidos, mensurarem variações e atuar diretamente em índices de produtividade. Nesse sentido, maior produtividade está relacionada com eficiente gestão da qualidade nos processos produtivos. Quantidade extremamente alta de produtos não-conformes revela que há excessiva variabilidade no processo produtivo: quanto menor a quantidade de bens nãoconformes melhor será o nível de controle do processo (MONTGOMERY, 2009). O Controle Estatístico de Processo (CEP) possui técnicas que permitem acompanhar, avaliar e corrigir o processo produtivo, reduzindo, assim, a variabilidade do processo e funcionando como um agente assegurador da qualidade demandada pelos clientes. Neste trabalho, investigou-se a utilização do CEP na produção de bolas de futebol, para verificar a eficácia de retenção de ar, ou perda de pressão, do miolo vermelho em uma empresa de artigos esportivos localizada no estado da Paraíba. 2. Variabilidade do processo Por mais ajustado que seja qualquer processo produtivo possui variabilidade. O conceito de variabilidade decorre de uma lei da natureza que afirma que não existem dois objetos exatamente iguais. Similarmente como ocorre no mundo natural, o mesmo se dá no processo industrial: nenhum equipamento dará igualmente o mesmo resultado a cada vez que for utilizado (SIQUEIRA, 1997; SLACK; CHAMBERS; JOHNSTON, 2002). Na teoria, um processo de produção deveria permitir a obtenção de produtos perfeitos, contendo características e dimensões precisamente iguais onde quer que fosse desejado. No entanto, a fabricação de um produto é um processo que sofre influência de inúmeras causas não detectadas que originam pequenas variações de uma unidade do produto para outra (MOREIRA, 2008). Segundo Carvalho e Paladini (2005), a variação no processo de fabricação pode ocorrer devido a três causas: a) Causa especial é assinalável e normalmente única, porém suficientemente grande para produzir perturbações fortes no processo. Precisam ser eliminadas ou se não é possível, deve-se reduzir sua influência por ação compensatória. São exemplos: trovoada e relâmpago, funcionário intoxicado, substância estranha na matéria-prima, dentre outros; b) Causa estrutural é eliminável ou compensável como a especial, no entanto ocorre frequentemente. É o caso, por exemplo, de queda de produtividade nas segundas-feiras devido ao grande clássico de domingo na capital; 2
c) Causa comum são as causas inerentes ao processo produtivo, na medida em que são de pequeno impacto, ocorrendo frequentemente e em grande número. Como, por exemplo, matéria-prima de baixa qualidade, maquinaria obsoleta e combinação errada de ingredientes em um processo químico. Processos diferentes terão variações diferentes. As fontes de variabilidade podem ser classificadas em seis grupos: máquina, mão-de-obra, matéria-prima, métodos de trabalho, meios de medição e meio ambiente. Quando estes fatores estão presentes de modo normal ou esperado no processo, diz-se que o processo está operando somente com causas inerentes ou comuns, as quais pouco ou nada se podem fazer para evitá-las (GRAÇA, 1996; RAMOS, 2003; VEIT, 2003; SIQUEIRA, 1997). Segundo Moreira (2008), quando apenas as causas comuns estão operando no processo industrial, os produtos resultantes se mantêm dentro da faixa de qualidade desejável, ou seja, o processo está controlado estatisticamente. Quando o processo opera fora de controle estatístico significa que está sob a influência de alguma causa especial. Essas causas devem ser identificadas e eliminadas para que se volte à situação de controle estatístico (CARVALHO, 2008). 3. Controle Estatístico de Processo (CEP) O Controle Estatístico de Processo (CEP) nasceu com o trabalho pioneiro de Walter A. Shewhart em 1924, no estudo da aleatoriedade dos processos industriais e na criação dos gráficos de controle, que permitiram determinar se a variabilidade de um processo era realmente aleatória (comum) ou era devida a causas especiais (CARVALHO; PALADINI, 2005). O CEP é uma metodologia de verificação da qualidade de um produto ou serviço durante sua criação, utilizando-se da estatística para identificar as variações no processo produtivo, verificar se o processo está sendo desempenhado como deveria ou se está saindo de controle. Quando o processo se encontra fora de controle, o CEP aponta a necessidade de realização de ações corretivas e de melhorias (MONTGOMERY, 2005). No entanto, é importante observar que o CEP é uma ferramenta de decisão que ajuda a identificar e isolar a anomalia de um processo e indicar suas causas, mas não substitui a experiência e as habilidades técnicas da equipe que, a partir do conhecimento dessas causas, recomendam e implantam a melhor solução para o problema (SCHEIDEGGER, 2006). Nesse sentido, o objetivo principal do CEP é proporcionar controle em tempo real, feito pelo próprio operador, aumentando seu comprometimento com a qualidade do que está em produção (SCHEIDEGGER, 2006). Dentre as várias técnicas que apóiam o CEP temos: planos de amostragem e inspeção, folha de verificação, histograma, diagrama de Pareto, diagrama de causa e efeito, gráficos de controle (gráficos de Shewhart), diagrama de correlação, dentre outros (BROCKA; BROCKA, 1994; SCHEIDEGGER, 2006; SLACK; CHAMBERS; JOHNSTON, 2002; PALADINI, 2008). Neste trabalho, enfatizou-se a utilização dos gráficos de controle no processo de fabricação de bolas de futebol. 4. Gráficos de controle 3
Também conhecido como carta de controle, o gráfico de controle é uma ferramenta estatística utilizada para detectar alterações inesperadas de uma ou mais características de um processo ou produto (CARVALHO; PALADINI, 2005). Isso possibilita avaliar a estabilidade do processo e prevenir problemas, não somente detectar e corrigi-los. Para Costa, Epprecht e Carpinetti (2005), os gráficos de controle fornecem sinais que permitem intervir no processo antes que este comece a produzir produtos fora das especificações ou, na pior das hipóteses, essa intervenção se faz assim que o processo saia de controle e que sejam fabricados mais itens fora do especificado que o normal. A esse respeito, Paladini (2008) ainda adverte que o elemento de maior importância ao analisar um gráfico de controle é a tendência que apresenta do processo: se o processo tende a permanecer em controle ou se tende a sair. Isso permitirá aos operadores de processo, bem como toda a gerência de produção, antever-se aos problemas vindouros. Toledo e Alliprandini (2004) complementam esse conceito ao afirmar que as cartas de controle servem para monitorar o processo, mostrando tanto a ocorrência de um descontrole quanto a tendência desse descontrole, evitando as frustrações e os custos de interferências/correções inadequadas sobre o processo. O uso dos gráficos de controle propicia diversas melhorias ao processo, tais como: aumentar o percentual de produtos que satisfaçam exigências dos clientes, e reduzir os índices de retrabalho dos produtos produzidos e, conseqüentemente, dos custos de produção, bem como aumentar a produtividade (TOLEDO; ALLIPRANDINI, 2004; SLACK; CHAMBERS; JOHNSTON, 2002). O gráfico de controle é uma técnica de monitoramento on-line do processo. Para Paladini (2008), o ambiente de qualidade on-line enfatiza as relações entre a empresa e o mercado. A empresa deve capturar, o mais rápido possível, eventuais mudanças das necessidades ou conveniências dos clientes/consumidores e reagir prontamente às mudanças, isto é, a produção necessita ter flexibilidade para se adaptar, no menor tempo possível, às alterações que devem ser efetuadas no produto e assim atender a demanda no mercado. Outra função dos gráficos de controle é estimar os parâmetros de um processo de produção, determinando a capacidade de um processo em atingir as especificações (MONTGOMERY, 2009). Quando os dados coletados apresentam-se entre o Limite Inferior de Controle (LIC) e o Limite Superior de Controle (LSC), diz-se que o processo está controlado, com baixa variabilidade. Quanto mais próximos os resultados se apresentam em relação à média Limite Médio (LM), isso significa que melhor controle se tem no processo estudado. Em outros termos, esse processo está em estado mais próximo possível da perfeição. 5. Procedimentos metodológicos A pesquisa consistiu de um estudo de caso, devido a seu caráter exploratório, onde o investigador tem controle reduzido sobre os eventos, analisa apenas os dados reais e não interfere diretamente nos mesmos (YIN, 2001). A coleta de dados foi obtida após a calibragem das bolas, pois neste trabalho considera-se como causa essencial a retenção de ar (menor perda de pressão) em bolas de futebol. A utilização do gráfico de controle foi realizada com o intuito de monitorar o processo de produção de bolas de futebol em uma empresa de artigos esportivos. Os dados utilizados para construção dos limites de controle foram 20 observações, com n = 5, ou seja, um total de 100 bolas observadas. 4
Para fins de análise dos resultados obtidos, se o processo apresentar um comportamento aleatório em torno da média e se todos os 20 pontos estiverem dentro dos limites de controle, significa dizer que o processo encontra-se em um estado de controle estatístico, sem a interferência de causas especiais. Caso contrário, devem ser eliminadas as amostras que estão fora de controle e os limites serão recalculados. Os limites de controle foram calculados pelas expressões seguintes: MÉDIA ( ) LSC = + 3 * 0 / (n) LIC = 3 * 0 / (n) LM = AMPLITUDE (R) LMR= LSCR = (d 2 + 3 * d 3 ) * 0 ou (d 2 + 3 * d 3 ) * / d 2 LICR = (d 2-3 * d 3 ) * 0 ou (d 2 + 3 * d 3 ) * / d 2 Fonte: Adaptado de Costa, Epprecht e Carpinetti (2005). Quadro 1 Limites de controle Os dados coletados foram processados por meio da utilização do Microsoft Office Excel 2007 e, para auxiliar o desenvolvimento das análises, foram elaborados os gráficos de controle do processo de fabricação de bolas de futebol. 6. Caracterização da empresa e do produto estudado A unidade produtiva objeto de estudo, localizada no estado da Paraíba, representa um importante empreendimento para a Companhia desde outubro de 1987, quando se iniciaram as primeiras operações de produção de calçados e artigo esportivos. A partir de 2007, foram produzidos os primeiros lotes de produção de bolas de futebol e vôlei, naquela unidade. Ela possui um quadro de funcionários de 2.800 pessoas, onde 57% são do sexo feminino e 43% do sexo masculino, com idade média de 29 anos. Essa unidade produtiva abriga máquinas de alta tecnologia, capazes de responder à constante renovação da linha de produtos. Anualmente, são lançados diversos modelos com maior valor agregado que colaboram para o incremento das vendas e o aumento da rentabilidade da empresa. 7. Testes e especificações de bolas de futebol De acordo com informações da Federação Internacional de Futebol (FIFA), no ano de 2009, uma bola deve responder da mesma maneira todas as vezes que for batida, seja nos 90 minutos finais de jogo ou no início. Qualquer defeito - grave maior ou menor- afeta o desempenho da bola e seu o ângulo de direção. A FIFA considera dois padrões de bolas: a) FIFA Inspected: para atingir esse padrão a bola deve passar por seis testes que verificam o peso, a circunferência, redondeza, altura de repique, absorção de água e perda de pressão; b) FIFA Approved: além desses seis testes, a bola deverá passar por um sétimo, que irá verificar a constância do formato e do tamanho da bola. O teste consiste em atirar a bola 2.000 vezes a 50 km por hora contra uma placa de metal. A aprovação é dada quando todas as costuras e as válvulas de ar permanecem perfeitas e na medida em que qualquer perda de pressão e mudanças na circunferência e redondeza da bola for insignificante. 5
Em relação à perda de pressão, é especificado que a pressão de uma bola de futebol deve permanecer constante durante uma partida. Caso contrário, ela precisará ser calibrada novamente. A FIFA estabelece que, depois de inflada até a pressão padrão, após 72 horas, a bola não deve ter perdido uma determinada porcentagem do seu ar para atender ao padrão FIFA (máximo de 20% para a categoria Approved e máximo de 25% para a categoria Inspected). Conforme demonstrado abaixo na Tabela 1, uma bola de futebol de campo deve receber inicialmente 10 libras em sua calibragem. A análise de controle do processo consiste em verificar se após 72 horas as bolas produzidas com miolo vermelho permanecerão com calibragem igual ou superior a 7,5 libras limite mínimo permitido pela FIFA na categoria Inspected. ELEMENTO ESPECIFICAÇÃO MEDIDA Calibragem 10 Libras Peso oficial 410 a 450 Gramas Câmara de butil 68 a 69, Centímetros Peso do forro(com rebarbas) 90 a 100 Gramas 8.Análise dos dados Fonte: Especificação fabril (2008). Tabela 1 Especificações básicas da bola de futebol de campo O miolo da bola consiste em uma pequena peça de silicone, por meio da qual se infla a bola. 8.1. Detalhamento do problema detectado No processo produtivo da empresa estudada, eram utilizados miolos azuis, conforme a figura 1, cujos componentes não foram divulgados pela direção da empresa. Esses miolos estavam apresentando desgaste no final do processo e não garantiam a retenção de ar após 24 horas de descanso. Figura 1 Exemplo do miolo utilizado anteriormente Esse desgaste gerava bolas murchas em algumas amostras de lotes produzidos. Para tanto, foram desenvolvidos outros tipos de miolo, alterando-se sua composição (a antiga e a nova composição dos miolos não foram divulgadas pela empresa). O novo miolo desenvolvido apresenta-se com cor vermelha, justamente para verificar o desempenho do miolo em longo prazo, a partir da comparação das bolas com aquelas portadoras do miolo antigo, na cor azul. 8.2. Resultados após os testes A tabela 2 mostra a média e amplitude das 20 amostras coletadas, com 5 bolas cada. Essas bolas foram calibradas com 10 libras, e após 96 horas foi medida a calibragem das mesmas. Esse resultado não deverá ser inferior a 7,5 libras, para se enquadrar no padrão FIFA. 6
AMOSTRA AMPLITUDE 1 8.65 1.80 2 9.09 0.95 3 8.86 0.15 4 8.86 0.15 5 8.48 1.95 6 8.84 0.20 7 8.77 0.25 8 8.92 0.35 9 9.44 0.55 10 9.37 0.70 11 9.30 0.40 12 9.35 0.60 13 9.02 0.25 14 9.20 0.50 15 9.13 0.35 16 9.24 0.55 17 9.38 0.75 18 9.58 0.65 19 9.62 0.30 20 9.56 0.60 9.13 0.60
Fonte: Pesquisa de campo (2009). Tabela 2 - Valores da média, e amplitude de 20 amostras de bolas de miolos vermelhos De posse desses dados foram calculados os limites de controle da média e da amplitude: Para n = 5:
= 9.13 = 0.60 d 2 = 2.326 d 3 = 0.864 0 : = 0.694
Xbarra Com as estimativas do desvio-padrão ( ) e média ( linha média e os limites de controle dos gráficos: ) do processo, foram determinados a LSC = + 3 * 0 / (n) = 10.064695 LIC = 3 * 0 / (n) =8.20130501 LIC = = 9.13 LM = = 0.60 LSC = (d 2 + 3 * d 3 ) * 0 = 3.41527778 LIC = (d 2-3 * d 3 ) * 0 = 0 Fonte: Pesquisa de campo (2009) Aplicando esses resultados nos gráficos de controle, têm-se os seguintes resultados: Fonte: Pesquisa de campo, 2009. Gráfico 2 - Média X 11.00 10.50 10.00 9.50 9.00 10.06 9.13 8.50 8.00 8.20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Número da amostra Xbarra LM X barra LSC X barra LIC X barra Fonte: Pesquisa de campo, 2009. No gráfico 1, os valores de R mostram uma maior dispersão nas primeiras amostras em relação às amostras posteriores. Ao contrário, o processo apresentou médias (,) ligeiramente menores nas primeiras amostras em comparação com as demais amostras coletadas ao longo do tempo (gráfico 2).Assim, para ambos os gráficos, todas as amostras permaneceram dentro dos limites de controle especificados, significando que o processo analisado não sofreu influência de causas especiais, e que existe uma tendência de melhoria tanto em matéria de dispersão quanto em termos de média do processo.. 8. Conclusão
Pelo exposto, pode-se afirmar que o processo encontra-se sob controle estatístico. Isso significa que há pequenas variações no desempenho das máquinas, dos operados e das características das matérias-primas, porém o produto final está dentro dos padrões de qualidade especificados. Assim, as bolas produzidas são mais uniformes, reduzindo o custo de inspeção do produto final, pois não será necessário coletar muitas amostras para avaliação da qualidade, bastando apenas extrair 1 amostra de 5 unidades de tempos em tempos para verificar se o processo se mantém em controle. Embora o limite mínimo permitido pelos testes da FIFA seja manter uma calibragem de 7,50 libras, após 72 horas de calibrada com 10 libras, as bolas produzidas com o novo miolo mantiveram desempenho superior aos requisitos mínimo tendo em vista que se manteve na faixa de 8,20 a 10,06 libras após 96 horas de descanso (calibragem). Assim, concluiu-se que os miolos vermelhos utilizados na produção de bolas de futebol são confiáveis na medida em que propiciam maior controle do processo, melhoria da qualidade do produto e maior agilidade para os operadores de produção. Enfim, a utilização do controle de qualidade no processo torna-se importante para fornecer informações reais sobre o monitoramento do processo, para saber quais são as causas anômalas que o afetam e para verificar se há atendimento ou não das especificações do produto/processo. Além disso, permite corrigir os desvios apresentados no processo e auxiliar a equipe de produção no sentido de apontar a necessidade de se buscar soluções para os problemas identificados. A produção de bolas é um processo manufatureiro, onde a atuação humana é bastante presente. Portanto, ajustar máquinas, mão de obra e matéria-prima e analisar as causas inerentes a esses fatores garantirão que o processo se mantenha em controle e proporcionarão maior eficácia e qualidade na produção final. Referências ALMAS, Fabio. Implementação de controle estatístico de processos em uma empresa Têxtil. Dissertação (Mestrado) Universidade Federal de Itajubá (MG): UNIFEI, 2003. BROCKA, Bruce; BROCKA, M. Suzane. Gerenciamento da qualidade. São Paulo: Makron Books, 1994. CARVALHO, Marly Monteiro. Qualidade. In: Introdução à Engenharia da Produção. Rio de Janeiro: Elsevier, 2008. CARVALHO, Marly Monteiro; PALADINI, Edson Pacheco. Gestão da qualidade: teorias e casos. Rio de Janeiro: Elsevier, 2005. COSTA, Antonio F.; EPPRECHT, Eugenio K.; CARPINETTI, Luiz Cesar R. Controle estatístico de qualidade. 2 ed. São Paulo: Atlas, 2005. Federação Internacional de Futebol FIFA. Testes em bolas. Disponível em: http://pt.footballs.fifa.com/testes-em-bolas. Acesso em 18 ago. 2009. GRAÇA, J. C. O CEP acaba com as variações? Revista Controle da Qualidade. São Paulo: Banas, pg. 84-85, 1996. MONTGOMERY, Douglas C. Introduction to Statistical Quality Control. Fifth edition. USA; John Wiley & Sons, Inc, 2005. MONTGOMERY, Douglas C. Introdução ao controle estatístico da qualidade. 4ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009. MOREIRA, Daniel Augusto. Administração da produção e operações. 2ª ed. São Paulo: Cengage Learning, 2008. PALADINI, Edson Pacheco. Avaliação estratégica da qualidade. São Paulo: Atlas, 2008. 11
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