aplicaÇÃo dos mÉtodos av, dfma e fmea de...
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APLICAÇÃO DOS MÉTODOS AV, DFMA
E FMEA DE PROJETO EM UM
CHUVEIRO ELÉTRICO DE BAIXO
CUSTO
Paulo Roberto Savelli Ussui (UTFPR)
Carla Cristina Amodio Estorilio (UTFPR)
Carlos Renato Nogueira Ital (UTFPR)
Este artigo apresenta uma revisão de projeto de um chuveiro elétrico,
visando reduzir custos de fabricação e montagem e torná-lo mais
confiável para o consumidor final. Para isso, apresenta uma breve
revisão sobre os três métodos que apóiamm esta revisão de projeto
para, posteriomente, mostrar como cada um deles é aplicado no
projeto em questão. Os métodos são: Análise de Valor (AV), Projeto
para Manufatura e Montagem/ Design for Manufacturing and
Assembly (DFMA) e Análise dos Modos de Falha e Seus Efeitos
/Failure Mode and Effects Analysis (FMEA). Os resultados obtidos
com esta revisão de projeto mostram um impacto de redução no custo
total do produto em torno de 30% e uma maior cofniabilidade do
produto para o usuário final.
Palavras-chaves: Desenvolvimento de Produtos, Análise de Valor
(AV), DFMA, FMEA de projeto
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.
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1. Introdução
A necessidade de identificar oportunidades de redução de custos, a fim de obter uma
vantagem competitiva sustentável, vem da crescente concorrência no mercado, com um
número cada vez maior de competidores disputando uma fatia do mercado. O surgimento de
consumidores cada vez mais exigentes, que buscam não somente baixo custo, mas também
qualidade, também exige novas soluções técnicas e conceitos inovadores. Para atingir este
objetivo, recursos de apoio ao desenvolvimento de produto são de extrema importância, pois
proporcionam rapidez e qualidade desde o início do projeto.
De acordo com o NUMA (Núcleo de Manufatura Avançada da USP de São Carlos), estes
recursos podem ser classificados nas seguintes categorias: Ferramentas (relacionadas aos
softwares), metodologias (que envolvem aspectos conceituais mais abrangentes) e métodos
(envolvem conhecimentos restritos a determinado tema e normalmente são estruturados em
passos, visando atingir um objetivo) (ROZENFELD e AMARAL, 2006).
Com o propósito de demonstrar, de forma estruturada e prática, os conceitos, benefícios e
aplicações de alguns dos métodos mais utilizados para apoiar o desenvolvimento de produto,
este trabalho apresenta uma análise realizada em um chuveiro elétrico simples com três
métodos: Análise de Valor (AV), Projeto para Manufatura e Montagem/ Design for
Manufacturing and Assembly (DFMA) e Análise dos Modos de Falha e Seus Efeitos /Failure
Mode and Effects Analysis (FMEA). O primeiro trabalha o valor do produto através da revisão
das suas funções, visando alterar materiais e componentes para reduzir o custo, sem
comprometer a sua funcionalidade e qualidade. O segundo, o DFMA, contribui na revisão do
projeto, visando torná-lo mais fácil de fabricar e montar. O último, o FMEA, visa identificar
possíveis falhas que o produto poderia vir a apresentar durante a sua utilização, com o
objetivo de reforçar o projeto para que as mesmas nunca aconteçam.
Sendo assim, o artigo apresenta uma breve revisão sobre os três métodos e, em seguida,
submete o projeto original do chuveiro, que já vem sendo comercializado, à AV. Após as
alterações resultantes desta análise, faz uma revisão de projeto utilizando as diretrizes do
DFMA. Com o projeto resultante das alterações dos dois métodos, o FMEA de projeto é
aplicado, visando tornar o chuveiro mais confiável durante o seu uso pelo usuário. Sendo
assim, além do produto melhorar a confiabilidade, também passa por uma redução de custo,
sem comprometer a qualidade do produto final.
2. Métodos de Apoio
Os métodos utilizados na avaliação do chuveiro elétrico são:
AV (Análise de Valor);
DFMA (Projeto para Manufatura e Montagem);
FMEA (Análise dos Modos de Falha e Seus Efeitos).
A Análise de Valor, desenvolvida em 1947 pelo engenheiro Lawrence D. Miles, enquanto
funcionário da General Electric Americana, propõe um método para se atingir uma melhor
relação custo benefício para o produto em questão, buscando as funções necessárias ao menor
custo. A relação entre o desempenho e o custo do produto deve ser a melhor para as partes
interessadas (produtor e consumidor). A definição dada pela SAVE (Society of American
Value Engineers) é a seguinte: "É uma aplicação sistemática de técnicas reconhecidas que
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identifica a função do produto ou serviço, estabelecendo um valor monetário para cada função
e provendo a confiabilidade necessária ao menor custo total."
Desta forma, dois conceitos são fundamentais para o estudo da AV: o conceito de Valor e o
conceito de Função. Identificar a função é identificar o que o item faz, ou seja, por qual ação o
item é responsável, a qual é sempre descrita por um verbo.
Esse método pode ser auxiliado com a técnica de Benchmark, com a qual se analisa produtos
existentes que disputem o mesmo nicho de mercado, a fim de verificar e comparar o
desempenho de produtos concorrentes e buscar alternativas e soluções que possam ser
aplicadas ao produto em desenvolvimento, complementando o método “Análise de Valor”.
O DFMA trata-se de um método de apoio para se analisar e desenvolver soluções de melhoria
ao processo de manufatura e montagem do produto, reduzindo a complexidade na fabricação
e montagem dos componentes (ESTORILIO et al., 2008). Para isso, o método propõe
soluções ao produto desde a fase de projeto conceitual, procurando desenvolver a melhor
configuração, levando em conta, desde o início, os processos produtivos, os custos e os
tempos de fabricação e montagem, considerando as exigências e características técnicas para
atingir a qualidade requerida ao produto (PAHL et al., 2005).
O FMEA (Análise dos Modos de Falha e Seus Efeitos) é um método que contribui para que
sejam analisados os riscos potenciais que as soluções e conceitos propostos podem vir a gerar,
considerando os possíveis modos de falha e efeitos, levando em consideração as
probabilidades de ocorrência e detecção da falha, seja dentro da empresa ou no cliente final,
com o objetivo de identificar ações de melhoria. O método FMEA surgiu aproximadamente
em 1963, durante a missão Apollo, quando a agência norte-americana NASA (National
Aeronautics and Space Administration) desenvolveu um método para identificar, de forma
sistemática, falhas potenciais em sistemas, processos ou serviços e seus respectivos efeitos e
causas, definindo ações quando necessário para reduzir ou eliminar o risco associado a essas
falhas. Quando se trata de sistema/projeto, denomina-se FMEA de projeto, e quando se trata
de processo, denomina-se FMEA de processo. Este texto aborda apenas o FMEA de projeto, o
qual contribui na revisão do projeto para evitar que o produto falhe quando em uso pelo
consumidor (PUENTE et al., 2002). Mesmo tendo surgido em 1963, o FMEA somente passou
a ser utilizado de forma mais abrangente após 1977, quando a Ford Motors Company
começou a utilizar o método para apoiar a fabricação de automóveis (GILCHRIST, 1993).
3. Metodologia
O chuveiro elétrico em questão foi selecionado para que fosse avaliado se produtos já
otimizados e de baixo custo poderiam apresentar novas oportunidades de melhorias sobre os
aspectos aos quais os três métodos citados se propõem a contribuir. Considerando que o
produto atende grande parte da população (classe média e baixa), com alto volume de
produção, qualquer redução no custo poderia ser significativa para o fabricante.
Por motivos comerciais e confidenciais, a marca e modelo do produto não são mencionados, o
que não compromete a veracidade das análises. O chuveiro elétrico utilizado para o estudo
tem potência de 5400W, apresenta três seleções de temperatura e o seu preço médio de
mercado é de R$ 21,00 (levantamento realizado em setembro de 2009 em lojas comerciais).
Em posse do produto, foi necessário desmontá-lo inteiramente, conforme Figura 1, a fim de
identificar e classificar cada item em relação às funções de cada componente do chuveiro e
seus custos associados. Posteriormente, foram aplicados os métodos AV e DFMA, resultando
em alternativas referentes à redução de custos e aumento de valor agregado ao produto. O
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novo modelo, resultante do projeto original alterado, foi novamente avaliado com o apoio do
FMEA de projeto, o qual ressalta alguns riscos do produto em uso, onde ações devem ser
tomadas, tornando o produto mais confiável e sem riscos para o consumidor. Após rever estas
ações, também são revistas algumas alternativas anteriormente identificadas através da AV e
do DFMA, as quais podem ser inviabilizadas pelo nível de risco gerado para o consumidor.
Figura 1. Apresentação dos componentes do Chuveiro Elétrico estudado
4. Aplicação dos métodos AV, DFMA e FMEA de projeto
4.1. Identificação dos Custos dos Componentes
Para a execução deste estudo não foi disponibilizado os dados da empresa que fabrica esse
produto. Sendo assim, o custo de fabricação das peças foi estimado, considerando-se o
material, a mão de obra e os custos de fabricação e montagem (Hora-máquina e Hora-
homem). As Tabelas 1 e 2 mostram o custo detalhado do produto e o percentual que cada
material representa no produto.
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Tabela 1. Detalhamento de custo por Matéria Prima.
O custo de matéria prima das peças em estudo foi estimado em função do seu preço, peso e
tipo de material. O custo de fabricação das peças foi estimado em função do tempo de hora
máquina e o custo de montagem foi estimado em função do tempo médio gasto para montar o
produto, através da simulação realizada por três pessoas. Utilizou-se o tempo médio gasto em
cada etapa e o valor médio da hora de um operador para estimar o custo de montagem. A
Tabela 2 apresenta os resultados.
Componente Sub componente FOTOS Material Qtd ProcessoMassa
(g)
Custo
materia-
prima
Tempo
máquina
segundos
(inj./extrusão)
Custo
fabricação
Tempo
montagem
Custo
montagem
Rosca Superior 1 PP 1 Injeção 20 0,400 15 0,188 17 0,142
Tampa Superior 2 PP 1 Injeção 15 0,325 15 0,188 15 0,125
Tampa Inferior 3 PP 1 Injeção 18 0,370 15 0,188 17 0,142
Corpo 4 PP 1 Injeção 58 0,970 20 0,250 17 0,142
Mangueira 5 PVC 1 Extrusão 59 0,690 5 0,063 - -
Boca 6 PP 1 Injeção 2 0,130 5 0,063 - -
Corpo 7 PP 1 Injeção 2 0,130 5 0,063 - -
Espigão 8 PP 1 Injeção 2 0,130 10 0,125 - -
Prolongador prolongador 9 PP 1 Injeção 14 0,310 15 0,188 - -
Pinos de contato 10 Cobre 10 Estampage
m10 0,100 - 0,100 - -
Fixação da
Resistencia11 PP 1 Injeção 10 0,250 15 0,188 - -
Ajuste de
temperatura12 PP 1 Injeção 18 0,370 5 0,063 19 0,158
Elemento Giratório 13 PP 1 injeção 3 0,145 10 0,125 - -
Disco 14 PP 1 Injeção 5 0,175 10 0,125 - -
Redutor 15 PP 1 Injeção 1 0,115 15 0,188 - -
Pinos de fixação 16 Aço 3 Estampage
m
6 0,044 - 0,100 - -
Resistencia 17 COBRE 2 Extrusão 8 0,080 - 1,000 17 0,142
Borracha (
Diafragma)
18 Elastômero 1 injeção 11 0,034 - 0,200 19 0,158
Anel Oring 19 Elastômero 1 injeção 0,7 0,002 - 0,200 17 0,142
Peças de Cobre 20 COBRE 5 Extrusão 19 0,190 - 0,300 22 0,183
Capas de Fiação 21 PVC 4 Extrusão 7 0,205 10 0,125 - -
Etiqueta ( Atenção ) 22 PVC 1 Extrusão 0,3 0,005 3 0,038 - -
Elástico 23 Elastômero 1 Injeção 0,5 0,002 - 0,100 - -
Embalagem
Plastica24 PVC 1 Extrusão 6 0,090 5 0,063 14 0,117
295,5 R$ 5,26 178 R$ 4,23 174 R$ 1,45
Chuveirinho
Elementos
internos
Embalagem
Corpo
Tabela 2. Detalhamento dos Custos das Peças.
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4.2. Aplicação da Análise de Valor (AV)
Estimados os custos de cada parte, pôde-se observar onde existia maior oportunidade de
redução de custo. A Tabela 3 mostra a AV completa, com destaque para os itens mais
representativos para o estudo, que são os componentes com maior potencial de redução de
custo.
Como pode ser visto na Tabela 3, as colunas da direita apresentam algumas questões para
auxiliar nesta revisão de projeto, as quais são respondidas com “S” (sim) ou “N” (não).
Algumas das questões utilizadas neste estudo, baseadas em recomendações de Back et al.
(2008) são: Este elemento pode ser eliminado; Pode ser combinado com outros elementos;
Pode ser decomposto em partes mais simples; Pode ser utilizada uma parte normalizado; Pode
ser utilizado um componente normalizado; Pode ser utilizado um material mais barato; Pode
ser utilizado menos material; Pode ser desperdiçada menos matéria; Pode ser comprado mais
barato; Pode ser reduzido o nível de refugo; Podem ser afrouxados os limites; Pode ser
economizado no acabamento; Podem ser simplificados os métodos; O risco de erro pode ser
reduzido e outras questões desta natureza.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
1Rosca Superior
Fixar
Tampa
superior 7,6% 0,400 5,6% 0,278 9,8% 0,141667 s s s n n s s s s n n s s n s
2 Tampa Superior Isolar Contatos 6,2% 0,325 5,6% 0,278 8,6% 0,125 n n s n n s s s s n n s s n s
3 Tampa Inferior Distribuir
Fluxo de
água 7,0% 0,370 5,6% 0,278 9,8% 0,141667 n s n n n s s s s n n n n n n
4 Corpo Suportar
Component
es 18,4% 0,970 8,4% 0,417 9,8% 0,141667 n n n n n s s s s n n n n n n
5 Mangueira Conduzir Água 13,1% 0,690 1,4% 0,069 - - n n n n n n n n n n n n n n n
6 Boca Direcionar Água 2,5% 0,130 1,4% 0,069 - - n n n n n n n n n n n n n n n
7Corpo
Suportar
Boca do
chuveirinho 2,5% 0,130 1,4% 0,069 - - s n n n n s s s s n n n n n s
8 Espigão Conectar Mangueira 2,5% 0,130 2,8% 0,139 - - s n n n n s s s s n n n n n s
9 Prolongador prolongador Extender Fixação 5,9% 0,310 5,6% 0,278 - - s n n n n s s s s n n s n n s
10Pinos de contato
Prover
Contato
elétrico 1,9% 0,100 2,0% 0,100 - - s s s n n s s n s n n s s n s
11Fixação da
Resistencia Suportar Resistencia 4,8% 0,250 5,6% 0,278 - - s s n n n s s n s n n s n n s
12Ajuste de
temperatura Ajustar temperatura 7,0% 0,370 1,4% 0,069 10,9% 0,158333 n s n n n n n n s n n n n n s
13Elemento
Giratório contato eletrico 2,8% 0,145 2,8% 0,139 - - n s n n n s s n s n n s s n s
14 Disco sustentar componente 3,3% 0,175 2,8% 0,139 - - n n n n n s s n s n n n n n n
15 Redutor Reduzir Vazão 2,2% 0,115 4,2% 0,208 - - n s n n n s s n s n n n n n s
16 Pinos de fixação Conduzir Eletricidade 0,8% 0,044 2,0% 0,100 - - s n n s n s s n s n n n n n s
17 Resistencia Fornecer Calor 1,5% 0,080 20,2% 1,000 9,8% 0,141667 n n n n n s n n s n n n n n n
18Borracha (
Diafragma) Isolar Eletricidade 0,6% 0,034 4,0% 0,200 10,9% 0,158333 n n n n n n n n s n n n n n n
19Anel Oring
Vedar
Tampa
inferior 0,0% 0,002 4,0% 0,200 9,8% 0,141667 n n n n n n n n s n n n n n n
20 Peças de Cobre Conduzir Eletricidade 3,6% 0,190 6,1% 0,300 12,6% 0,183333 n n n n s n s s s n n n n n s
21Capas de Fiação Isolar Eletricidade
3,9% 0,205 2,8% 0,139 - - n n n n s n n s s n n n n n n
22Etiqueta
( Atenção )Prover informação
0,1% 0,005 0,8% 0,042 - - n n n n n s s n s n n n n n n
23 Elástico Segurar Mangueira 0,0% 0,002 2,0% 0,100 - - n n n n n n n n s n n n n n n
24Embalagem
PlasticaProtejer Produto 1,7% 0,090 1,4% 0,069 8,0% 0,116667 s n n n n s s s s n n n n n n
R$ 5,261 R$ 4,958 R$ 1,450
Elementos
internos
Embalagem
Pode s
er
decom
posto
em
part
es m
ais
sim
ple
s?
Produto: Chuveiro Elétrico Sintex
META REDUÇÃO DE CUSTO EM CUSTO DO PRODUTO R$
Este
ele
mento
pode s
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elim
inado?
Pode s
er
com
bin
ado c
om
outr
os
ele
mento
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Denominação
Função
% R$
Custo do Material
Custo da Mão de
Obra (e fabricação)
Corpo
Chuveirinho
Verbo Substantivo
Podem
ser
afr
ouxados o
s lim
ites?
Pode s
er
econom
izado n
o a
cabam
ento
?
ANÁLISE DE VALOR
Outros
(montagem)
% R$ %Nº R$
Pode s
er
utiliz
ada u
ma p
art
e
norm
aliz
ada?
Pode s
er
utiliz
ado u
m c
om
ponente
norm
aliz
ado?
Pode s
er
utiliz
ado u
m m
ate
rial m
ais
bara
to?
Pode s
er
utiliz
ado m
enos m
ate
rial?
Pode s
er
desperd
içado m
enos m
ate
rial?
Pode s
e t
enta
r m
ais
alg
um
a c
ois
a?
Podem
ser
sim
plif
icados o
s m
éto
dos?
O r
isco d
e e
rro p
ode s
er
reduzid
o?
Pode s
er
com
pra
do m
ais
bara
to?
Pode s
er
reduzid
o o
nív
el de r
efu
go?
Tabela 3. Matriz aplicada para Análise de Valor.
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Posteriormente, utilizou-se a técnica “Benchmark (Tear Down)”, que identifica em outros
produtos concorrentes, alternativas que possam ser aplicadas no produto em estudo, com o
intuito de complementar e auxiliar o método AV.
Sendo assim, buscou-se um produto similar no mercado, com as mesmas características
técnicas do produto em estudo, de 5400 watts de potência e três temperaturas. A Figura 2
mostra os principais componentes do produto, do qual saíram algumas idéias para as
alterações após a revisão com a AV.
Figura 2. Produto similar, utilizado como referência comparativa
A Tabela 4 apresenta os resultados da AV, onde se propõe modificações e recomendações
para cada item.
Tabela 4. Propostas Detalhadas da AV Associada à Técnica de Benchmark.
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Considerando somente a AV, sem avaliar os riscos das propostas, estima-se uma redução no
custo do produto em estudo em aproximadamente trinta por cento, reduzindo o seu custo de
R$ 11,67 para R$ 8,10. Porém, outros fatores poderiam limitar algumas destas alterações, os
quais serão vistos em conjunto com os outros métodos.
4.3. Aplicação do DFMA
Definidas as soluções técnicas a serem adotadas para a redução de custo e, conseqüente,
aumento do valor agregado do produto, realizou-se uma análise sob o ponto de vista do
DFMA (Design for Manufacturing and Assembly), com o objetivo de simplificar a
manufatura e montagem do produto. Esta análise levou em consideração as regras e diretrizes
que o DFMA propõe, conforme Boothroyd (1994). Estas regras podem ser resumidas nos
seguintes itens:
Reduzir o número de partes de um produto e facilitar a manipulação e montagem das
partes restantes;
Simplificar a estrutura do produto para reduzir custos de montagem;
Projetar para um número mínimo de partes;
Desenvolver projetos modulares;
Enfatizar a padronização;
Projetar componentes multifuncionais;
Projetar componentes de fácil fabricação;
Evitar componentes de fixação (parafusos e outros);
Eliminar ajustes desnecessários;
Fazer um uso racional dos materiais.
A primeira proposta analisada foi a redução de matéria-prima nas paredes das tampas
superiores e inferiores. Esta solução vem de encontro à diretriz de uso racional de material,
onde se procura dimensionar o produto de tal forma que se utilize apenas a quantidade
necessária de material para suportar o esforço mecânico do produto em determinada região.
Este dimensionamento deve levar em consideração a variação estatística da carga sobre o
componente, que deve ser comparada com a variação estatística da resistência mecânica da
peça, permitindo que a probabilidade de falha seja determinada e possa ser minimizada. A
determinação da probabilidade de falha é feita através do cruzamento entre a distribuição
padrão da carga e a distribuição padrão da resistência mecânica do componente. Analisando o
chuveiro em questão, verificou-se que a espessura do material plástico nas tampas superiores
e inferiores eram muito superiores à necessária, tendo em vista que os esforços mecânicos a
que estes dois componentes estão submetidos é baixa. Portanto, propôs-se a redução da
espessura para um uso mais racional de material.
Outra solução analisada sob o ponto de vista do DFMA foi a eliminação do anel de fixação da
tampa superior. Esta solução tem relação com várias diretrizes do DFMA. Uma diretriz que
esta solução atende é a redução do número de componentes. Cada componente do produto
gera diversos custos à empresa, muito além do custo individual e de montagem. São custos de
logística, armazenamento, gerenciamento, inventário, impostos, dentre outros, associados a
cada um dos componentes do produto. Portanto, é importante reduzir ao máximo o número de
componentes do produto, através de soluções técnicas que tornem viável esta redução, sem
prejuízo para o funcionamento do produto e para o consumidor. No chuveiro em análise, foi
9
eliminado o anel de fixação através da adoção de encaixes na tampa superior e no corpo do
produto. Esta solução já é adotada pelo produto concorrente analisado e se mostra
suficientemente robusta. Além da eliminação de um componente, a montagem ficou bastante
facilitada, pois o anel roscado consume aproximadamente 12 segundos para ser montado,
enquanto que a tampa superior encaixada consome apenas 3 segundos. Esta redução no tempo
de montagem atende a diretriz de simplificação da estrutura do produto para se reduzir custos
de montagem. Também foram eliminados alguns elementos de fixação roscados, em função
de estes consumirem um tempo considerável durante a montagem do produto.
As diretrizes do DFMA também são observadas através da proposta de fixação dos
componentes elétricos do produto na parte superior do corpo. No produto atual, os
componentes elétricos são fixados em um disco adicional, o que simplifica a estrutura do
corpo, porém, requer um componente e um processo de montagem adicional. A solução
proposta, além de eliminar um componente, atendendo desta forma a diretriz de projeto para
um número mínimo de partes, ainda acrescenta uma função adicional ao corpo do produto,
que passa a ter a função de suportar componentes elétricos. Esta característica vem de
encontro à diretriz do DFMA para componentes multifuncionais, que recomenda que cada
componente tenha o máximo de funções possíveis, de forma a aproveitar ao máximo as
potencialidades de cada componente, simplificando a estrutura do produto e aumentando o
valor agregado de cada peça.
Outra solução proposta ao produto foi a alteração do reservatório de água, que antes
localizava-se dentro do corpo do produto e com a nova proposta, altera a sua localização para
a tampa inferior. Esta solução aumentou um pouco a complexidade do corpo na parte inferior,
porém, facilitou a montagem e o acesso à resistência, atendendo a diretriz do DFMA sobre
simplificação da estrutura do produto para redução dos custos de montagem.
Com relação à fixação da resistência elétrica, foi proposta outra solução que atende aos
requisitos do DFMA, que é a utilização do corpo do produto como suporte para a resistência.
Nesta solução, o corpo do produto é modificado de tal forma que passe a ter uma estrutura
interna que proporcione um local de fixação para a resistência elétrica, sendo que no produto
atual existe um componente adicional para desempenhar esta função. Esta solução atende a
diretriz de redução do número de componentes e projeto para um número mínimo de partes,
reduzindo o custo individual do componente e o custo de montagem, além dos custos de
logística e gestão desta peça, conforme descrito anteriormente. A diretriz de projeto para
componentes multifuncionais também foi atendida, pois se adicionou mais uma função ao
corpo, passando agora a ter a função de suportar a resistência.
O diafragma, que tem a função de acionar e desligar a resistência do chuveiro de acordo com
o fluxo de água, também foi modificado na proposta. O seu tamanho foi reduzido e a fixação,
que antes era realizada através de pinos de fixação, passou a ser realizada através de encaixes.
Isto facilitou a montagem, atendendo a diretriz do DFMA sobre projeto para componentes de
fácil montagem e manutenção, através da simplificação da estrutura do produto.
Por último, foi alterado o conjunto de componentes que compõe o “chuveirinho”. Este
conjunto, que é composto por uma mangueira, um corpo e um distribuidor de água, era
fornecido junto com o chuveiro, sem a opção de fornecimento separado. Desta forma, o
consumidor era obrigado a comprar este conjunto junto com o chuveiro, mesmo que não fosse
utilizar e desejasse apenas o chuveiro. Na nova proposta, este conjunto de componentes do
“chuveirinho” passa a ser fornecido separadamente do chuveiro, proporcionando ao
consumidor a opção de adquirir ou não este conjunto, conforme a sua necessidade, reduzindo
10
o custo do produto final. A Tabela 5 apresenta a planilha completa de modificações
propostas, incluindo os resultados obtidos com os dois métodos; a AV e o DFMA.
Tabela 5. Modificações propostas, incluindo os resultados da AV e do DFMA.
4.4. Aplicação do FMEA de projeto
O FMEA de projeto contribuiu para analisar o produto sob o ponto de vista dos riscos e
modos de falha que o novo modelo, após as soluções propostas, poderia vir a gerar.
Para analisar o chuveiro em questão, dividiu-se o produto em subsistemas e componentes,
baseando-se na nova proposta que eliminou alguns componentes como o anel da rosca
superior, o disco de fixação dos componentes elétricos e o suporte da resistência, adicionando
mais funções ao corpo do produto. Para cada componente foi determinada a sua função dentro
do produto e, em seguida, os potenciais modos de falha, efeitos que estes modos de falha
podem causar e as possíveis causas da falha e controles que permitem a detecção da falha
antes que ela ocorra.
Para cada modo de falha foram atribuídos índices de severidade, ocorrência e detecção que
podem variar de 0 a 10. O índice de severidade determina a gravidade da falha, sendo que o
11
índice 1 significa que a falha não causa nenhum incômodo para o consumidor e o índice 10
significa que a falha coloca em risco a segurança do consumidor, podendo causar ferimentos
ou outras conseqüências mais graves. Os índices intermediários variam entre estes dois
extremos. O índice de ocorrência determina a probabilidade de a falha acontecer, sendo que o
índice 1 significa que a probabilidade é quase nula de ocorrer e o 10 que é muito provável que
a falha ocorra. Por último, o índice de detecção indica a probabilidade de a falha vir a ser
detectada ainda dentro da fábrica ou pelo usuário final, sendo que o índice 1 significa que é
muito provável que a falha seja detectada dentro da fábrica ou antes de vir a ocorrer e o índice
10 significa que a probabilidade de detecção da falha dentro da fábrica ou pelo usuário é
muito remota. Ao final da análise para a determinação dos índices de severidade, ocorrência e
detecção, multiplica-se os três índices para se obter o chamado RPN (Risk Priority Number).
Este índice permite determinar quais riscos são mais graves e que, portanto, precisam de uma
ação corretiva. O manual da QS9000 (CHRYSLER; FORD, 1995) recomenda que sejam
realizadas ações corretivas para RPN igual ou superior a 125. A fim de aumentar a
confiabilidade do produto, optou-se por realizar ações corretivas para RPN igual ou superior a
60.
A análise de todos os componentes demonstrou que algumas soluções desenvolvidas para o
produto apresentam riscos que precisam ser analisados, exigindo ações corretivas. O primeiro
foi a tampa superior. Ela tem a função de isolar os componentes elétricos localizados na parte
superior do chuveiro. O modo de falha seria a tampa se desprender do produto, deixando os
componentes elétricos expostos, o que representaria um risco de choque elétrico ao
consumidor, resultando em uma severidade 10, pois oferece risco grave à segurança do
usuário. A causa desta falha é a baixa altura e largura dos encaixes que substituem o anel da
rosca superior, tornando a fixação da tampa muito frágil e de fácil extração. Através de testes
de força de extração de tampas com encaixes iguais ao proposto, determinou-se que a
probabilidade de a falha ocorrer é de 50 partes por milhão, resultando em um índice 3. Como
o controle da falha é a força de inserção da tampa manualmente pelo operador, sem o uso de
instrumentos de medição, o índice de detecção é 5. Com esses índices, o RPN resultou em
150, demandando ação corretiva. Decidiu-se, assim, aumentar a altura e largura dos encaixes
(snap-fits), a fim de aumentar a robustez dos encaixes e, conseqüentemente, a força necessária
para a extração da tampa. O índice de severidade permanece o mesmo, pois caso a falha
ocorra, o efeito é o mesmo, porém, a modificação nos encaixes melhorou o índice de
ocorrência, pois a probabilidade de a falha ocorrer se tornou muito menor, impactando na
redução do RPN.
Outra ação corretiva foi a implantação de um sistema de medição da força de extração da
tampa na linha de montagem, onde através de um dispositivo de montagem acoplado a um
dinamômetro, se aplica uma força de extração que uma tampa bem encaixada deve suportar e
não se soltar. Isto evita que as tampas mal encaixadas passem para o próximo posto de
trabalho, melhorando também o índice de detecção da falha para 2. Com estas ações
corretivas, o RPN final passou para 40, estando dentro do limite aceitável. A Tabela 6 mostra
os resultados da análise do FMEA.
12
Verbo Substantivo
1Tampa
SuperiorIsolar Contatos
Tampa superior
desprende do corpo
Contatos elétricos
expostos, podendo
levar a choque
elétrico
10
Encaixes (snap-fits)
ineficientes (baixa
força de extração)
3Força de encaixe
manual5 150
2Tampa
InferiorDistribuir Fluxo de água Tampa inferior solta
Fluxo de água
irregular6
Baixo torque de
aperto3
Medição de torque
de aperto2 36
3
Baixa rigidez
estrutural (bolhas no
material injetado)
2 Inspeção visual 2 40
4
Baixa rigidez
estrutural (baixa
espessura)
2 Testes estruturais 2 40
5 Mangueira Conduzir Água Trincas ou furosFluxo inadequado de
água6
Mangueira
armazenada dobrada3
Inspeção visual
(armazenamento em
embalagens
transparentes)
2 36
6 Boca Direcionar ÁguaBocal solto e
desconectado
Fluxo de água não
uniforme5
Torque de aperto
inadequado2
Inspeção manual do
torque de aperto2 20
7 Corpo SuportarBoca do
chuveirinho
Trincas e quebras no
corpo
Fluxo de água
irregular6
Baixa rigidez
estrutural (bolhas no
material injetado)
2 Inspeção visual 3 36
8 Espigão Conectar Mangueira Trincas e quebras
Corpo do
chuveirinho mal
fixado, fluxo de água
irregular
6
Baixa rigidez
estrutural (falhas de
material)
2 Inspeção visual 3 36
9 Extender FixaçãoTrincas e quebra do
prolongador
Queda do chuveiro
sobre o usuário10
Baixa rigidez
estrutural (falhas de
material)
2
Inspeção visual e
elevado coeficiente
de segurança
estrutural
2 40
10Pinos de
contatoProver
Contato
elétrico
Não conduzir corrente
elétrica
adequadamente,
elevando a resistência
de contato.
Perda de
performance,
Aquecimento na
região dos contatos
7 Oxidação do material 3Testes de oxidação
no material.2 42
11 Resistencia Quebra do suporte
Resistência solta
dentro do chuveiro.
Produto não
funciona.
9
Baixa rigidez
estrutural (espessura
e/ou material
inadequado)
4 Testes estruturais 3 108
12 CalorDerretimento do
suporte da resistência
Resistência solta
dentro do chuveiro.
Produto não
funciona.
9
Resistência a
temperatura
inadequada do
material utilizado
(corpo)
4 Testes térmicos 3 108
13Ajuste de
temperaturaAjustar temperatura
Quebra do suporte
(Click) ou mal encaixe
com a interface do
usuário
Consumidor
insatisfeito.
Perda da função
"seleção de
temperatura"
7Encaixes (Click)
ineficientes3 Teste de vida 3 63
14Elemento
Giratóriocontato eletrico
Não prover ou prover
contato com alta
resistência provocando
aquecimento
Perda de
performance,
Aquecimento
elevado na região
dos contatos
9
Distância muito
grande entre o
contato fixo no
diafragma e o
contato do elemento
giratório.
3
Testes em
laboratório (Ex: teste
de vida)
2 54
16 Redutor Reduzir Vazão Reduzir muito a vazão
Produto não
funciona (\baixa
pressão de água)
7
Redução muito
grande da área de
passagem de água
2
Testes hidráulicos
para determinar
situações onde o
redutor deve ser
utilizado
3 42
18 Resistencia Fornecer CalorInterrupção do
fornecimento de calor
Consumidor
insatisfeito7
Condutor de
espessura
inadequada
3Teste elétrico
(resistência elétrica)2 42
19
Não acionar resistência
quando ligada vazão
de àgua
Consumidor
insatisfeito7
Dureza muito elevada
da borracha e/ou
área muito baixa
(baixa força de
acionamento)
3
Testes hidráulicos
para determinar
pressões mínimas de
água.
2 42
Não desligar resistência
após interrompido o
fluxo de água
Derretimento da
corpo do produto,
potencial risco ao
connsumidor
10Dureza muito baixa
da borracha.2
Testes elétricos e
hidráulicos para
determinar a dureza
ideal da borracha
2 40
20 Anel Oring Vedar Tampa inferior
Não vedar
apropriadamente a
tampa inferior
Vazamento de água
pelas bordas da
tampa
6 Oring mal encaixado 2 Inspeção visual 2 24
21Peças de
CobreConduzir Eletricidade
Não suportar a
corrente de 25A,
conforme expecificação
do chuveiro
Aquecimento dos
condutores podendo
derreter as partes
isolantes
10
Espessuras ou
diâmetros dos
condutores finos -
Erro na especificação
1
Teste elétrico (Ex:
Teste de vida
avaliano a isolação e
partes plasticas do
condutor)
2 20
22Capas de
FiaçãoIsolar Eletricidade
Capas rompidas e/ou
derretidas
Fiação eletrica
exposta (potêncial
choque eletrico)
10
Material inapropriado
para a temperatura
de trabalho
3
Testes de
Capacidade de
isolamento
2 60
23Etiqueta
(Atenção)Prover informação Etiqueta solta
Usuario sem
informação sobre
potenciais riscos
9Adesivo colado sobre
superfície suja2
Limpeza do local
onde o adesivo é
colado, e inspeção
visual
2 36
24 Elástico Segurar MangueiraMangueira solta dentro
da embalagem
Consumidor um
pouco insatisfeito3
Elastico mal
encaixado3 Inspeção visual 2 18
25 5
Manipulação
inadequada da
embalagem na
fábrica
3 Inspeção visual 2 30
26 5
Espessura da
embalagem muito
baixa
3Testes estrutural da
embalagem2 30
Prolongador
Nº Denominação
Função
Corpo SuportarComponentes e
fluxo de água
Se
ve
rid
ad
e
Chuveirinho
10
Corpo
Trincas e quebras no
corpo
Contatos elétricos
expostos, água
eletrificada
Causa(s)
potencial/
Mecanismo de
falha(s)
Modo potencial de
falha
Efeito potencial
de falha
De
tecçã
o
R.P
.N.
Controle
Oco
rrê
ncia
Embalagem
Embalagem
PlasticaProtejer Produto Embalagem furada
Consumidor
insatisfeito
Elementos
internos
Fixação da
ResistenciaSuportar
Borracha
(Diafragma)Acionar Resistencia
13
Tabela 6. FMEA aplicado para o chuveiro elétrico.
Enfim, aplicando os métodos AV, DFMA e FMEA de projeto, obteve-se uma redução de
custos de aproximadamente 30%, conforme mostrado na Tabela 8. Todas as oportunidades
levantadas na AV foram avaliadas sob o ponto de vista do DFMA, complementando a Análise
de Valores. Verificou-se que as soluções propostas atendem aos requisitos e diretrizes do
DFMA. Posteriormente avaliaram-se os riscos e modos de falha através do FMEA, sendo que
alguns conceitos tiveram que ser reavaliados, mas sem impacto significativo custo.
Tabela 8. Apresentação dos resultados relacionados ao impacto nos custos.
5. Conclusões
Esse artigo apresentou a aplicação de três métodos para melhorar o projeto de um produto já
em comercialização no mercado. Foi aplicada a AV, o DFMA e, posteriormente, o FMEA de
projeto em um chuveiro elétrico de baixo custo. A aplicação da Análise de Valor permitiu
visualizar oportunidades de redução de custo, obtidas principalmente pela união de uma ou
mais peças, eliminação de componentes e melhorias no processo de fabricação, utilizando
como base um produto concorrente. O DFMA permitiu simplificar a fabricação e montagem
do produto, obtida principalmente pela alteração na tampa superior do produto, que passou a
ser encaixada ao invés de roscada. Finalmente, considerando o modelo resultante das duas
análises anteriores, o FMEA de projeto foi aplicado, resultando em alterações no projeto dos
encaixes da tampa superior, na fixação da resistência elétrica, no ajuste de temperatura e no
isolamento da fiação, tornando o produto mais confiável para o consumidor.
O estudo demonstrou que, utilizando os métodos acima, é possível encontrar oportunidades de
melhoria e redução de custo, mesmo em produtos otimizados e de baixo custo, melhorando,
em paralelo, o atendimento das necessidades do consumidor.
6. Referências
BACK. N.; OGLIARI, A.; DIAS, A. & SILVA, J. C. Projeto integrado de produtos: planejamento, concepção
e modelagem. Barueri, SP: Manole, 2008.
BOOTHROYD, G. Product design for manufacture and assembly. New York: Marcel
Dekker, 1994.
CHRYSLER CORP.; FORD MOTOR COMPANY & GENERAL MOTORS CORP. Requisitos do Sistema
da Qualidade QS-9000. São Paulo, SP: IQA – Instituto da Qualidade Automotiva, 1998.
ESTORILIO, C.; SIMIÃO, M.; SCHONOSKI, C. & LARA, M. Estudo de redução de custo de fabricação e
montagem em um motor a diesel com o auxilio do DFMA. Produto & Produção, vol. 9, n. 3, p. 05-14, 2008.
GILCHRIST, W. Modeling failure modes and effects analysis. International Journal of Quality & Reliability
Management, Bradford, v. 10, n. 5, p. 16-24, 1993.
14
PAHL, G.; BEITZ, W.; FELDHUSEN, J. & GROTE, K. H. Projeto na engenharia: fundamentos do
desenvolvimento eficaz de produtos, métodos e aplicações, São Paulo, SP: Ed. Edgard Blücher, 2005.
PUENTE, J.; PINO, R.; PRIORE, P. & FOUENTE, D de L. A decision support system for applying failure
mode and effects analysis. International Journal of Quality & Reliability Management, Bradford, v. 19, 2002.
ROZENFELD, H. & AMARAL, D.C. Conceitos Gerais de Desenvolvimento de Produto. Núcleo de
Manufatura Avançada (NUMA), 2006.