A pesquisa Operacional e os Recursos Renováveis 4 a 7 de novembro de 2003, Natal-RN O CONCEITO E A OBTENÇÃO DA QUALIDADE EM PROJETOS ESPACIAIS Alirio Cavalcanti de Brito, brito@dss.inpe.br José Iram Mota Barbosa iram@dss.inpe.br INPE/MCT- Av. dos Astronautas 758 Jardim da Granja São José dos Campos, SP Ubirajara Ferreira UNESP / FEG / DPD Guaratinguetá, SPferreiur@feg.unesp.br Abstract: This paper presents the quality concept and its obtainment during life cycle of the space project and the arguments that enhance the commitment with quality, concentrating the efforts in the Product Assurance activities through the preventive actions, during the initial phases, taking into consideration costs constraints, risks, and schedule. Key Words: Quality, space project, product assurance. Introdução Este trabalho apresenta o conceito da qualidade e sua obtenção durante o ciclo de vida de um Projeto Espacial e os argumentos que reforçam o comprometimento com a qualidade, concentrando os esforços das atividades da Garantia do Produto em ações preventivas, durante as fases iniciais, levandose em conta as restrições de custos, riscos e cronograma. Qualquer empreendimento humano será bem sucedido, se somente for bem administrado e gerenciado. A cultura pela excelência em qualidade na organização é obtida quando o esforço em obtêla for além da função qualidade. Além disso, não basta ter bons manuais e procedimentos para garantir a excelência em qualidade. É necessário, também que haja motivação para a qualidade. 2. Fatos Históricos O conceito moderno da qualidade é creditado a Deming, pelo seu reconhecido trabalho no Japão durante os anos 50. Ele é aplicado na produção industrial e nos produtos de consumo, até a produção de sistemas espaciais complexos tripulados. Por que o movimento pela qualidade foi necessário, desejável e até mesmo inevitável? Qual foi o grande motivador desse movimento? No caso do Japão, a questão da sobrevivência econômica e nacional do pós-guerra foi preponderante. Para os Estados Unidos, o Programa Apolo representou o orgulho nacional e uma questão de liderança tecnológica no espaço, após o impacto gerado pelo lançamento do Sputnik pela União Soviética em 957 (MOURÃO, 999). Também foi bastante significativo o pronunciamento do Presidente J.F. Kennedy no Congresso Americano em 96, quando ele pediu que a direção da NASA levasse os astronautas à Lua e os trouxesse sãos e salvos, e de volta a Terra, no decorrer de uma década.
Nesse pronunciamento foram claramente estabelecidos e transmitidos pelo chefe da nação americana, o comprometimento com a qualidade, o sucesso e a segurança da missão,. Também no Japão, a mensagem sobre qualidade, transmitido por Deming a um grupo de 45 executivos, em vez de especialistas em qualidade, surtiu seu efeito. Este grupo reconheceu a importância e implementou as modificações necessárias nas suas organizações. Em ambos os casos, a cultura pela excelência começou no topo e se disseminou através de toda a organização, gerando a condição básica para sua promoção e criação. 3. Conceito de Qualidade no Setor Espacial No início, quando os projetos espaciais se limitavam a satélites e lançadores, os objetivos da qualidade se identificavam com o sucesso da missão e muitas vezes com a confiabilidade de seus sistemas. Com o advento dos sistemas tripuláveis e reutilizáveis, surgiram preocupações com a segurança da tripulação e a manutenção dos veículos espaciais. Estas preocupações colocadas em forma de requisitos seriam equivalentes estabelecer que os projetos espaciais deveriam: a) Garantir os desempenhos pelo tempo especificado (Confiabilidade); b) Ser utilizados em condições seguras (Segurança); c) Ser reparados facilmente em caso de defeitos (Manutenibilidade); d) Estar disponíveis quando solicitado (Disponibilidade); e) Ser realizado levando-se em consideração as restrições de custo e cronograma (Gerenciamento de riscos). Constata-se, portanto, que a qualidade não se limita apenas ao cumprimento dos requisitos de desempenho de um projeto ou de uma especificação. Pode-se dizer que a função qualidade é uma combinação de características e de desempenhos que resulta na excelência de resultados. Por excelência, entende-se a otimização de todas as características referidas anteriormente, empregando a melhor solução de projeto. A qualidade, também, está relacionada ao custo e ao cronograma do projeto. 4. Evolução da Qualidade durante o Projeto Espacial O ciclo de vida de um projeto espacial pode ser dividido teoricamente em 3 fases conforme mostra a Figura : FASE DE CONCEPÇÃO FASE DE FABRICAÇÃO FASE DE OPERAÇÃO Figura - Fases do Projeto Espacial a) FASE DE CONCEPÇÃO: durante esta fase é estabelecido o potencial da qualidade (PQ) do projeto; b) FASE DE FABRICAÇÃO: durante esta fase é produzido o nível de qualidade final (NQF) do projeto; c) FASE DE OPERAÇÃO: e finalmente durante esta fase é utilizado o nível de qualidade final (UNQF) definitivamente alcançado.
O potencial da qualidade (PQ) é alcançado quando as fases de concepção e de fabricação são complementares e eficientes, ou seja quando PQ = NQF = UNQF. Mas esse resultado nem sempre é possível de ser alcançado. O desafio é minimizar a diferença existente entre o PQ e o NQF. Os objetivos da qualidade são alcançados através de procedimentos e processos bem elaborados e aprovados aplicados durante o projeto obtendo-se a qualidade no produto final. Portanto, o produto terá mais qualidade quanto mais cedo a função qualidade participar do projeto. A satisfação do cliente depende do atendimento aos requisitos estabelecidos contratualmente para o produto. Os procedimentos da qualidade garantem o cumprimento desses requisitos. Dessa forma, conclui-se que a qualidade deve ser introduzida desde as fases iniciais do projeto, ou seja, nas fases de analise de missão, de viabilidade, de definição e de desenvolvimento. Essas fases são estabelecidas na norma NBR 4857- como fases 0 ou pré-fase A, fases A, B e C respectivamente. A Figura 2 apresenta um gráfico, mostrando a curva teórica A correspondente a um gerenciamento ideal da qualidade. O potencial máximo da qualidade (PMQ) (00%) é obtido no fim da fase de desenvolvimento (Critical Design Review-CDR), no ponto apresentado na figura, e é mantida até o término da fase de produção mostrado no ponto *, respeitando os custos e os prazos estabelecidos, com risco mínimo de falha da missão. Figura 2- Evolução da qualidade durante o ciclo de vida do Projeto Espacial Significados das abreviaturas: BDR-Breadboard Design Review PDR-Preliminary Design Review CDR-Critical Design Review FAR-Final Acceptance Review
A reta B corresponde ao gerenciamento incorreto da qualidade. Pode-se observar que o PMQ não é alcançado no fim da fase de produção da unidade de vôo ou seja no ponto. Nessa situação têmse as seguintes alternativas: a) Aceitar as não conformidades confrontadas com o nível de qualidade exigido, indicado pelo ponto 2, aceitando-se grandes riscos de falha, com o objetivo de manter os custos e o cronograma estabelecidos; b) Responsabilizar-se pelas ações corretivas para recuperar o nível de qualidade indicado pelo ponto 3, aumentando os custos e alterando o cronograma, aceitando alguns riscos, resultado das modificações introduzidas diretamente no hardware de vôo. Um bom gerenciamento é aquele que possibilita alcançar o PMQ, antes da fabricação do hardware de vôo, mantendo o cronograma, previamente estabelecido, minimizando os riscos e os custos do programa. A Tabela apresenta os impactos de uma boa e de uma má gestão da qualidade com pesos estimados sobre os parâmetros de custo, prazo e risco. Os eventos numerados na tabela estão indicados na Figura 2. TABELA Correlação entre Qualidade/Custos/Prazos/Riscos EVENTOS (Fig 4.2) CUSTOS PRAZOS RISCOS 2 K 3 K K K2 K>>>K2 e K2 diferente de. O PMQ será atingido somente, quando todos os envolvidos atenderem as seguintes condições: a) Fazer certo no tempo certo; b) Tomar decisões corretas; c) Realizar suas respectivas tarefas e apoiando as demais, durante o ciclo de vida do programa, de acordo com as suas necessidades. Qualquer modificação na programação ou no cronograma, certamente influenciará o resultado final. O impacto poderá ser positivo ou negativo e dependerá da: a) Natureza da modificação; b) Época de sua ocorrência; c) Comprometimento das modificações com as seqüências dos eventos previamente planejados. A eficiência da gestão do programa é determinada pela eficácia dos processos de tomada de decisão ao longo de todo o projeto. Essas tomadas de decisão são representadas por um conjunto de pontos de controle de decisão ou pontos de parada, como definida na NBR ISO 8402, conhecidos como revisões. Nessas revisões o projeto é analisado detalhadamente por especialistas independentes e são propostas modificações e ou sugestões para sua melhoria. Após essas revisões o projeto prossegue para fase seguinte. Decisão incorreta irá refletir na qualidade do produto final, principalmente se tratando de produção de poucas unidades que é o caso do setor espacial. As principais causas dos produtos não atingirem o PMQ são as seguintes: a) Especificações técnicas e funcionais, contratos e definições de trabalho mal elaboradas; b) Projetos mal feitos; c) Tomada de decisão inadequada; d) Gerenciamento e controle de modificação incorretos e ineficientes; e) Atrasos nas alocações de recursos; f) Despreparo do pessoal envolvido. As causas acima são ainda ressaltadas quando há: a) Falta de comunicação entre as equipes;
b) Falta de colaboração; c) Falta de organização adequada; d) Tarefas incorretamente definidas; e) Competição negativa dentro da organização; f) Conflitos pessoais. As causas acima, sugerem a realização de treinamentos e preparação de lideranças de pessoal responsável em conduzir os projetos. 4. Obtenção do PMQ na Elaboração da Especificação Para se obter a curva A da Figura 2, deve se procurar obter, desde o início, especificações corretas, estabelecendo-se assim, o potencial de qualidade teórico ótimo. O cliente deve definir claramente as suas necessidades e o fornecedor deve compreendê-las em toda sua extensão. Nem sempre as especificações são completas e adequadas. Várias características possíveis de serem definidas de imediato são postergadas. É comum encontrar especificações de equipamentos, contendo uma série de requisitos pertencentes a sistemas ou de subsistemas, sem um adequado detalhamento e seleção. E ao mesmo tempo, é possível encontrar uma grande quantidade de documentos aplicáveis ou de referência incluídos na especificação. As organizações de pequeno porte não possuem uma estrutura e/ou competência para gerenciar um projeto complexo, e conseqüentemente, elas tendem a se proteger apresentando propostas caras e inadequadas, gerando conflitos e problemas contratuais. As especificações devem ser estabelecidas corretamente, sabendo de antemão que as suas deficiências se propagarão ao longo de todo o projeto e em todos os níveis contratuais. Normalmente o esforço a ser despendido para a correção das especificações é grande e incalculável, quando já iniciado o processo de implementação e geralmente, não tem como ser incluído no planejamento ou nos custos do programa. 4.2 Obtenção do PMQ na Elaboração do Projeto Segundo Darch (986) as fases de concepção e de desenvolvimento, embora consumam somente 5% do custo de um projeto, determinam 90 a 95% do custo do ciclo de vida de um projeto. Por esta razão é importante que todo o esforço deva ser dado nessas fases, de modo a se evitar que modificações sejam requeridas no produto final, pois além de produzirem atrasos no cronograma, representam aumento nos custos. A atividade mais importante e mais crítica de todo o projeto é a elaboração da arquitetura do sistema. Essa atividade deve ser realizada com a participação de todos: clientes, contratados, sub contratados e usuários finais, assessorados por especialistas, nas áreas de Engenharia, Garantia do Produto, Fabricação, Logística e de Operações. Nessa atividade pode ser empregada uma das ferramentas da qualidade (Quality Function Deployment-QFD) que permite estabelecer as características da qualidade do projeto ouvindo a voz do cliente (Dean, 992). Essa atividade deve produzir um projeto detalhado, racional e viável. Ao mesmo tempo permita que sua implementação seja realizada em vários níveis contratuais e técnicos, levando-se em consideração a disponibilidade orçamentária, o cronograma e os riscos envolvidos. O projeto detalhado deve ter a participação dos setores da engenharia, de materiais e processos, da fabricação, da integração e teste, da qualidade, etc., para evitar que sejam adotadas soluções inviáveis, tolerâncias apertadas, seqüências de fabricação impraticáveis, etc. Uma das técnicas de condução de projetos espaciais que pode ser empregada é a Engenharia Simultânea (BANDECCHI, 999).
4.3 Obtenção do PMQ nas Tomadas de Decisão Tomar decisões implica em saber avaliar a informação e determinar as ações corretas com relação aos objetivos e aos critérios pré-definidos. As decisões podem ter impactos sobre as atividades ou sobre o programa, sendo importante que: a) Haja envolvimento das pessoas afetadas pela decisão; b) Seja assegurada a credibilidade da informação pela qual a decisão será tomada; c) Os impactos da decisão sejam avaliados e ajustados dentro do critério de decisão; d) A cultura existente de tomar decisões seja permanente e tenha a cooperação e envolvimento de todos. 4.4 Obtenção do PMQ no Controle de Modificações de Projeto Qualquer modificação implementada após o início do programa, tem um forte impacto no potencial da qualidade. Modificações não controladas são prejudiciais a qualidade do produto final. Mesmo as controladas podem representar problemas. Modificações são avaliadas por pessoal competente, com ações acordadas e implementadas de uma maneira controlada e sistemática. Essas modificações têm sempre um momento adequado para serem implementadas. Qualquer implementação, realizada antes ou após esse tempo, terá um efeito contrário ao esperado. Essas modificações não são fáceis de serem implementadas, uma vez iniciada a fase de fabricação e de teste, devido ao cronograma, à disponibilidade de equipamentos para reparo/retrabalho, a logística, a necessidades de integração e testes, aos acertos contratuais, etc. 4.5 Obtenção do PMQ nos Indicadores da Qualidade (IQ) Os indicadores da qualidade são usados para se avaliar os resultados dos esforços de se atingir o PMQ. Os indicadores da qualidade são mais facilmente identificados quando se trata de uma produção seriada. No setor espacial, eles não estão prontamente disponíveis, principalmente nas fases de projeto, de desenvolvimento e de fabricação de poucas unidades. O único método de assegurar o sucesso do modelo de vôo é através de revisões de projeto e de ensaios extensivos de modelos ou de réplicas das unidades de vôo, antes de fabricá-las propriamente. Cabe aqui ressaltar, que essas revisões não devem se restringir somente à constatação do atendimento aos requisitos e às suas respectivas atividades, mas também devem envolver análises críticas das soluções adotadas para o projeto, fornecidas por especialistas convidados. Através dessas revisões obtém-se a oportunidade de alcançar a qualidade exigida para o modelo de vôo. Com base nessas considerações, pode-se sugerir os seguintes indicadores da qualidade: a) Quantidade de não conformidades obtidas no modelo de engenharia (Engineering Model-EM) que acarretarão modificações no projeto preliminar apresentado e aprovado no PDR; b) Quantidade de modificações, com seus custos associados, introduzidos no projeto e aprovadas no CDR; c) Quantidade de não conformidades ou falhas, com seus custos associados, detectados no modelo de qualificação ou de vôo; d) Quantidade de waivers (concessões) concedidas no modelo de vôo. 5.0 Função da Garantia do Produto
Para produtos comerciais, a qualidade é entendida como sendo o atendimento à expectativa do cliente, ou a totalidade das características de um produto ou entidade que lhe conferem a capacidade de satisfazer as necessidades explícitas e implícitas do cliente. No setor espacial não é diferente e além dos requisitos de qualidade serem bem caracterizados e estabelecidos, os projetos espaciais devem fornecer produtos e sub produtos de qualidade que justifiquem a continuação de programas espaciais de elevado custo. Produtos espaciais com relação aos outros produtos apresentam ainda as seguintes características: a) Soluções de projeto quase sempre originais e sem experiência similar anterior; b) Tecnologia avançada; c) Produção limitada de unidades; d) Dificuldades de realização de ensaios em condições reais de operação; e) Necessidade de apresentar os desempenhos exigidos desde os primeiros momentos de operação e mantê-los durante todo o tempo da missão; f) Complexidade da organização industrial; g) Restrições no custo e no prazo; h) Perda de prestígio perante opinião pública no caso de falha; i) Aquisição complexa de componentes elétricos, eletrônicos, eletro-mecânicos, materiais e de equipamentos de apoio de solo; j) Logística complexa; l) Mão de obra especializada; m) Processos especializados e qualificados. A fim de controlar e garantir a qualidade dos produtos espaciais, as empresas devem desenvolver procedimentos operacionais que permitam verificar se todos os requisitos do projeto estão sendo atendidos. Esta atividade é sempre atribuída a Garantia do Produto, estabelecida através de documentos internos (manuais, procedimentos operacionais, planos de Garantia de Produto, etc.), capaz de monitorar a qualidade durante o desenvolvimento e a fabricação do produto espacial. Essa monitoração, deve ser realizada com total independência dos demais departamentos da organização. A função da Garantia do Produto (GP) pode ser definida como uma combinação integrada de atividades técnicas e de gerenciamento cujos propósitos são: a) Garantir que um projeto atenda os requisitos da qualidade; b) Definir os controles e as ações preventivas necessárias para se evitar degradação durante as fases de produção e de operação; c) Assegurar ao cliente através de documentação aprovada e certificada que os requisitos contratuais foram satisfeitos. A estrutura da Garantia de Produto deve ser flexível e adaptável a cada tipo de produto espacial. Deste modo, a metodologia empregada, a capacitação do pessoal envolvido e a abordagem técnica pode mudar de um projeto para outro. Existem outras características tais como segurança e manutenibilidade para os casos de sistemas de transporte e estações espaciais que devem ser considerados. A função da Garantia do Produto pode ser facilmente entendida durante a fabricação, inspeção e ensaios. No entanto, o envolvimento da GP nas fases de concepção e de desenvolvimento é também importante, pois nessas fases, assegura-se a obtenção do Potencial Máximo da Qualidade (PMQ) desde as fases iniciais do projeto. Sob esta perspectiva, todas as disciplinas da GP (Confiabilidade, Manutenibilidade, Disponibilidade, Componentes, Materiais e Processos, Gerenciamento de Configuração, etc.), devem
estar envolvidas desde o início, apoiando o grupo de projeto, na definição da arquitetura dos sistemas e dos subsistemas e na especificação dos equipamentos. Devem também, estar envolvidos no estabelecimento dos requisitos da qualidade na função de Engenharia, numa abordagem top-down até o menor nível de suprimento. Numa segunda fase, a GP, numa abordagem inversa, a função de Verificação, deve assegurar que o projeto e os produtos gerados sejam resultados de ações solicitadas pelo cliente. A função de engenharia da GP emprega ferramentas como Failure Mechanisms Effects and Critical Analysis (FMECA), faz análise e avaliação de riscos, de componentes, de materiais e processos, etc., em conjunto com a engenharia, transferindo os requisitos da GP gerados para os níveis inferiores de especificação. A função de verificação do projeto inicia no projeto congelado, no nível de equipamento e vai até no nível de sistema, usando análises da GP para verificar se as soluções de projeto satisfazem os requisitos de especificação. Além da função da GP do ponto de vista da engenharia, existe também, uma função complementar de suporte ao gerenciamento e a administração do projeto. Referimos as seguintes atividades: a) Avaliar e monitorar o desempenho dos fornecedores através de pré-qualificação, auditorias, etc.; b) Estabelecer os níveis de qualidade necessários dos vários modelos de hardware; c) Negociar os requisitos da GP com clientes e adequando-os aos seus subcontratados; e) Monitorar as atividades do programa para identificar e prevenir problemas em potencial; f) Avaliar os riscos e os impactos para qualidade nas decisões sobre eventuais crises; g) Conscientização da qualidade em todos os níveis do programa. 6. Considerações Finais O sucesso de um Projeto Espacial somente será alcançado, se todas as atividades técnicas e gerenciais forem conduzidas de uma maneira coordenada e estruturada. Por esta razão, as regras, as normas e os procedimentos devem ser estabelecidos para toda a empresa e não somente para a função da qualidade, pois todos contribuem direta ou indiretamente para alcançar o PMQ. A implementação de um programa de Gestão da Qualidade deve estar sob responsabilidade da alta direção da organização. O Manual da Qualidade (MQ) deve representar a doutrina de negócios das empresas, com objetivo de se alcançar a excelência da qualidade em todos os produtos produzidos pela empresa. Deve definir com exatidão todas as tarefas, as responsabilidades e as interfaces de trabalho para todos os setores da organização. 7. Conclusão Devido à complexidade dos programas espaciais, é importante que todos os setores da organização trabalhem de uma maneira integrada, a fim de se alcançar a qualidade exigida. O profissional da qualidade deve ter uma visão global e interdisciplinar, de modo que contribua para as soluções de problemas, antes que eles apareçam, atuando como elemento integrador entre as várias funções da organização. Durante a fase de concepção do programa, o pessoal da Garantia do Produto deve ter uma participação no desenvolvimento do projeto e não só de controle, contribuindo com os projetistas na definição de requisitos, nos estudos de trade-offs e nas análises, com o objetivo de fazer uma ótima escolha de projeto, sempre tendo em mente as restrições de custo e de cronograma.
DEFINIÇÃO CLARA DO PRODUTO OBJETIVO DA QUALIDADE Sistemas da Qualidade ISO Manual Procedimentos Normas Nacionais e Internacionais SISTEMA DE GESTÃO DA QUALIDADE Organização da Qualidade para Construir/Assegurar Qualidade através de todo o ciclo de vida do produto Garantia da Qualidade do Produto FIGURA 3- Sistema de Gerenciamento da Garantia do Produto
Referências: ABNT- Associação Brasileira de Normas Técnicas, Rio de Janeiro: Norma NBR 4857-- Sistemas espaciais- Gerenciamento do programa. Parte : estruturação de um programa, ABNT, 2002, 27p. BANDECCHI, M., MELTON, B. Concurrent engineering applied to space mission assessment and design. ESA Bulletin, n. 99, 999. P. 34-40. DARCH, M.B. Design reviews. In: ARSENAULT, J.E. et al. Reliability and maintainability of electronic systems. Rockville: Computer Science Press, Inc., 986. p. 38-46 DEAN E. B. The many dimensions of program management. Presented at the Fourteenth Annual Conference of the International Society of Parametric Analysis Munich, Germany 25-27 May 992 MOURÃO, R. R. F. Astronáutica: do sonho à realidade: história da conquista espacial. Rio de Janeiro: Bertrand Brasil, 999 686p.