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APLICAÇÃO DO DMAIC NA

ESTRUTURAÇÃO DE UM PROJETO DE

MELHORIA COM O USO DO DOE: UMA

PESQUISA-AÇÃO EM UMA EMPRESA

QUÍMICA

Luan Araujo dos Santos (ASLEC)

[email protected]

Guilherme Arias Perissoto (ASLEC)

[email protected]

LUCAS SCAVARIELLO FRANCISCATO (ASLEC)

[email protected]

Com a grande competitividade, o mercado atual, exige cada vez mais

que as empresas atendam suas necessidades com maior eficiência, seja

em relação a prazos, quantidades, qualidade, etc. Para sobreviver

nesse meio competitivo, à ordem dentro das organizações é reduzir

custos, buscando a melhoria continua de seus processos. Uma maneira

que vem sendo muito utilizada para estruturar projetos de melhorias

tem sido a metodologia DMAIC, que divide o projeto em cinco etapas

com objetivos pré-estabelecidos em cada uma delas. Porém, para

melhorar, é necessário antes conhecer bem o seu processo e todas as

suas variáveis. A ferramenta que possibilita este conhecimento é o

DOE (Design of experiments), também conhecida como planejamento

de experimentos, trata-se de um método onde é realizado a combinação

das variáveis do processo com diferentes entradas, ou seja, refere-se

XXXVII ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO

“A Engenharia de Produção e as novas tecnologias produtivas: indústria 4.0, manufatura aditiva e outras abordagens

avançadas de produção”

Joinville, SC, Brasil, 10 a 13 de outubro de 2017.





2

de um planejamento para realizar e verificar os experimentos, de modo

que os dados analisados gerem novas saídas mais eficientes. Para

avaliar e controlar seus métodos, as empresas medem a capabilidade

do processo, através dos índices Cp e Cpk, que apontam de forma

gráfica e numérica se as especificações do cliente estão sendo

atendidas. Neste contexto, o presente artigo visa à redução da variação

do peso final de um produto, consequentemente uma redução de custos

com matéria-prima, utilizando a metodologia DMAIC, aplicação do

DOE e controle de capabilidade em uma empresa química do interior

de São Paulo. Os dados do estudo foram levantados por meio de uma

pesquisa-ação. Após a implementação das melhorias, foi obtido uma

redução da variação do peso de 1,17% gerando assim uma saving com

matéria-prima no valor de R$ 14.192,64 / ano.

Palavras-chave: Palavras-chave: DMAIC, DOE (Design of

experiments), capabilidade.





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1. Introdução

A indústria química desempenha um relevante papel na economia do Brasil. No país, o setor

químico é o quarto maior em importância na formação do PIB Industrial. Considerados todos

os seus segmentos, a indústria química teve, em 2015, um faturamento líquido estimado de

US$ 112,4 bilhões, sendo do segmento de produtos químicos industriais, um valor estimado

de US$ 54,9 bilhões (ABIQUIM, 2016).

Com a grande competitividade no mercado, como na indústria química, um dos grandes

desafios das empresas atualmente está em aperfeiçoar seus processos e produtos, visando

reduzir os custos ao máximo possível, sem interferir na qualidade dos mesmos.

Identificar e reduzir custos devem ser uma tarefa recorrente e não uma ação em períodos de

crise. A organização deve sempre buscar mais resultados com menos recursos (GALHARDO,

2015).

Para isso, cada vez mais as organizações estão adotando técnicas, métodos e ferramentas, com

o objetivo de aperfeiçoar seus processos. Uma metodologia muito utilizada em projetos de

melhorias é a do DMAIC, que divide o projeto em cinco etapas (definir, medir, analisar,

implementar e controlar).

Da mesma forma, no processo de melhoramento, enquadra-se a aplicação de ferramentas

experimentais, como o DOE (design of experiments), que gera uma nova combinação de

elementos ou parâmetros, através de testes de variáveis de entrada (inputs), com o intuito de

identificar efeitos positivos nas variáveis de saída (outputs) (PORTAL DE

CONHECIMENTOS, 2008).

Este artigo tem como objetivo relatar um projeto de aprimoramento de um processo, realizado

em uma empresa do setor químico, com o objetivo de gerar uma redução de custos com

matéria-prima. Para isso, foi utilizado como base para o mesmo, a metodologia DMAIC, além

da inserção de ferramentas estatísticas como o DOE e de outras ferramentas da qualidade.





4

2. Referencial bibliográfico

2.1. DMAIC

Segundo Rotondaro (2002) DMAIC é acrônimo proveniente dos termos em inglês Define-

Measure-Analyse-Improve-Control e que pode ser traduzido como Definir – Medir – Analisar

– Melhorar – Controlar.

Para Campos (2003) a implantação do seis-sigma é necessário o uso de um método

denominado DMAIC, que prevê uma sequência lógica de etapas ou fases. As etapas podem

ser compreendidas como:

Definir as necessidades;

Medir os desempenhos atuais;

Analisar as causas raízes dos problemas;

Melhorar os processos, eliminando os erros ou desenvolvendo novas soluções;

Controlar para que os aprimoramentos sejam mantidos.

Segundo Slack, Chambers e Johnston (2009) o ciclo DMAIC inicia-se definindo os

problemas, para se saber quais são as necessidades de melhoria. Em seguida vem a etapa de

medição da situação atual, momento em que o projeto ganha uma abordagem seis sigma, e

passa a trabalhar com valores reais, e não apenas suposições. Após realizar as medições, elas

podem ser analisadas. Neste estágio, deve-se validar a causa raiz do problema. Uma vez

identificada, inicia-se o processo de melhoramento, através do desenvolvimento de ideias para

eliminar ou minimizar as causas dos problemas. Soluções são testadas e as que funcionarem

são implementadas, formalizadas e os resultados medidos.

2.2. SIPOC

A sigla SIPOC tem origem nos termos em inglês: Suppliers (fornecedores), Inputs (insumos),

Process (processo), Outputs (produtos obtidos na saída) e Customers (consumidores)

(WERKEMA, 2002).





5

Para Fernandes (2006) SIPOC é uma ferramenta usada por um time para identificar todos os

elementos pertinentes de um projeto de melhoria de processo antes de iniciar o trabalho.

2.3. Capabilidade

Segundo Seleme e Stadler (2010) a avaliação de processos, é uma ferramenta para responder

perguntas e tomar decisões, em três elementos básicos:

O desejo e as necessidades do cliente estão sendo satisfeito?

O produto ou serviços atende às especificações?

O processo de fabricação ou fornecimento do produto está de acordo com o planejado?

Sendo assim, a avaliação pode ser concretizada em: a definição dos itens de controle, ou seja,

as características de qualidade que serão avaliadas, a sistemática dos dados, cálculo do índice

de capacidade, e estabilidade do processo.

A estabilidade do processo é a característica indicativa de que este está sob controle, com

previsibilidade futura. Quanto à normalidade do processo diz à característica da amostra que

segue uma distribuição normal, prevista estatiscamente.

No gráfico abaixo, constam as características da distribuição normal, onde que a competência

do processo é a capacidade de atender às especificações do cliente.

Gráfico 1 - Distribuição normal e probabilidades





6

Fonte: Seleme e Stadler (2010)

O resultado final da análise de capacidade direciona um índice onde é possível identificar-se

atende as variações de especificações do processo (SELEME; STADLER, 2010).

Cp é o índice da capacidade de processo, e para obter a satisfação do cliente, são considerados

mais ou menos 3S ou três desvios padrão. Onde que para termos numéricos, temos:

Figura 1 – Equação Cp


Onde:

LSE = limite superior de especificação

LIE = limite inferior de especificação

T = LSE – LIE

Quadro 1- Variações do índice Cp





7


Gráfico 2 - Distribuição normal indicando Cp = 1,33


No Gráfico 2, indica que o processo está devidamente entre os parâmetro estabelecido pelo

cliente, o que é aceito pelo mesmo (SELEME; STADLER, 2010).

Abaixo se encontra a representatividade da tabela de Relação entre PPM.

Quadro 2 - Relação entre PPM e CPK





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Fonte: adaptado de SLIDESHARE (2012)

De acordo com Kane (1986) o índice Cpk leva em consideração a distância da média do

processo em relação aos limites de especificação.

Segundo Kotz e Johnson (1993) os índices de capacidade mais usados para a avaliação de

processos normais, tem como base nos limites superiores e inferiores de especificação, os

índices Cp e Cpk. Desta maneira, temos a equação 1, onde que o Cp é dado pelo limite

superior menos o limite inferior, sobre 6 desvio padrão. E na equação 2, o limite superior

menos a média do processo sobre 3 desvio padrão e a média do processo menos limite inferior

sobre 3 desvio padrão, conforme Figura 2:

Figura 2 – Equação de Cp e Cpk

Fonte: Kotz e Johnson (1993)

Segundo Rotondaro (2002), o controle estatístico visa estabelecer a estabilidade do processo

estudado, monitorando seus parâmetros ao longo tempo.

2.4. Diagrama causa e efeito

Segundo Lélis (2011) o diagrama de Ishikawa também chamado de diagrama de causa-efeito,

é usado quando precisamos investigar a causa de um problema. Para a estratificação do





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problema, o diagrama parte do pressuposto dos 6 Ms da cadeia produtiva: Medição, Materiais,

Mão-de-obra, Máquina, Métodos e Meio Ambiente.

Segundo Seleme e Stadler (2010), em 1953, Ishikawa consolidou alguns estudos na forma de

um diagrama de causa-efeito. Essa representação gráfica permite estabelecer, após uma

análise criteriosa, quais são as causas que fazem com que o efeito ocorra e também visa

mostrar seus fatores determinantes.

Existem dois métodos representativos que se pode utilizar na construção desse diagrama:

a) Diagrama de causa-efeito para identificação de causas – Inicia-se de um problema

existente, e por meio da aplicação do diagrama, visamos identificar as possíveis causas

de seu aparecimento. Lembrando que o processo deve ser muito bem conhecido para

ser efetivo;

b) Diagrama para levantamento sistemático das causas – É utilizado para identificar

sistematicamente as causas, ou seja, estruturar o problema com vistas a sua possível

resolução.

Colenghi (2003) classifica o Diagrama de Causa e Efeito – DCE, como uma ferramenta eficaz

na determinação de causas para os problemas e percepção dos efeitos gerados (ineficiências).

Colenghi (2003) indica ainda um roteiro para construção da DCE, onde esse inicia-se pela

definição do problema a ser examinado. Em seguida às causas que geram o mesmo são

apresentadas e repassadas ao diagrama. Nesta etapa processo, é empregada a técnica do

questionamento, devendo essa ser usada quantas vezes forem necessárias, até se chegar à

causa do problema que está impedindo o bom desempenho das atividades.

Para Slack, Chambers e Johnston (2009) um método de estruturar sessões de gerações de

ideias (brainstorming) em programas de melhoramento, são os diagramas de causa-efeito, que

é uma ferramenta efetiva para ajudar a encontrar as causas raízes de problemas.

2.5. Design of experiments





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Segundo Seleme e Stadler (2010) em uma experiência, altera-se deliberadamente uma ou mais

variáveis do processo (ou fatores) para observar o efeito das mudanças e obter uma ou mais

variáveis resposta. O DOE (Design of Experiments), que em português significa, Projeto de

Experimentos é um procedimento eficiente para planejar e controlar os experimentos, de

modo que dados obtidos sejam analisados e promovam a obtenção de conclusões válidas e

objetivas, para que decisões sejam tomadas com o intuito de melhorar o processo.

Ainda de acordo com Seleme e Stadler (2010) uma técnica analítica que auxilia identificar

quais variáveis tem uma influência maior no resultado geral. A técnica é aplicada,

frequentemente, mais às questões do produto do projeto (por exemplo, os projetistas do setor

automotivo podem desejar determinar quais combinações de suspensão e pneus produzirão as

[melhores] [...] característica de transporte a um custo razoável).

Para Werkema e Aguiar (1996) um experimento é um procedimento no qual alterações

propositais são feitas nas variáveis de entrada de um processo ou sistema, de modo que se

possam avaliar as possíveis alterações sofridas pela variável saída, ou seja, é o estudo das

respostas, através das alterações das entradas que podem ser controladas.

Conforme Rodrigues e Iemma (2005), o planejamento experimental, baseado nos

fundamentos estatísticos, é sem dúvida uma ferramenta poderosa para se chegar às condições

otimizadas de um processo, desenvolvimento da formulação de produtos dentro das

especificações desejadas ou simplesmente para avaliar efeitos ou impactos que os fatores têm

nas respostas desejadas.

Segundo Montgomery (1991) et.al Galdámez, as técnicas de planejamento e análise de

experimentos são utilizados basicamente para melhorar as características de qualidade dos

produtos ou processos de fabricação, reduzir o número de testes e otimizar o uso de recursos

da empresa (material, tempo dos funcionários, disponibilidade dos equipamentos, etc.)





11

3. Metodologia

O trabalho ao qual foi submetido este artigo foi realizado em uma empresa química, situada

na cidade de Limeira, interior do estado de São Paulo. Empresa especializada na produção de

embalagens e peças sopradas, que atende como seus principais segmentos, o setor automotivo,

químico e petrolífero.

Neste artigo, constituiu através de embasamentos teóricos, como, livro, artigos e sites da área

e com aplicação de uma pesquisa-ação. Além de visitas na empresa, para conhecer os

processos e os principais produtos, principalmente para ter uma visão holística do mesmo, e

consequentemente para coleta de amostragem, testes e informações sobre o produto para a

elaboração do trabalho.

Quanto à metodologia de pesquisa-ação, tem como objetivo mostrar aos pesquisadores, os

meios de se tornarem capazes de responder com maior eficiência aos problemas de

determinadas situações, em que se encontram, e sob forma de estratégias de ação

transformadora. De forma geral, é um processo empírico que compreende a identificação do

problema dentro de um contexto social ou institucional, e deste modo é feito o levantamento

de dados relativos ao problema e, a análise e significação dos dados levantados pelos

participantes.

Segundo Gil (2002) o planejamento da pesquisa-ação se diferencia de outras pesquisas,

devido não apenas em virtude de sua flexibilidade, mas também devido aos aspectos

referentes à pesquisa e a ação dos pesquisadores do grupo interessado, o que ocorre nos mais

diversos momentos da pesquisa.

3.1. Pesquisa-ação

Um processo bastante complexo, a moldagem por sopro é geralmente utilizada para a

produção de peças de superfície plástica e interior oco, através de uma combinação dos

processos de extrusão (processo onde o material é forçado através de uma matriz adquirindo

assim a forma pré-determinada pela forma da matriz projetada para a peça) e termoformagem

https://pt.wikipedia.org/wiki/Processo

https://pt.wikipedia.org/wiki/Matriz





12

(que diz respeito a aplicação de ar pressurizado no interior do molde para a formação da

peça). O detalhamento passo-a-passo do processo está apresentado na Figura 3.

Figura 3 - Passo-a-passo de um processo de sopro

Fonte: Associação Brasileira de Ferramentarias (2016)

No primeiro processo, a extrusão consiste na expulsão da matéria-prima PEAD em formato de

uma mangueira de material termoplástico amolecido, chamado de Parison, em um

comprimento pré-determinado.

Em seguida, o molde de sopro se fecha prensando-a.

Na terceira etapa, inicia-se o processo de sopro que é aplicado no interior do molde, onde o

Parison ganha o formato do molde. A peça então é retirada do molde. Após esse fluxo, o

produto ainda passa pelo processo de rebarbação.

A empresa estudada, fornece cinco diferentes tipos de embalagens plásticas para seus clientes:

produto A

produto B

produto C

produto D

produto E





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A seguir são apresentados dados de produção mensal e o faturamento referente aos meses de

julho, agosto e setembro (Tabelas 1,2 e 3 respectivamente).

Tabela 1 – Dados mês de Julho/2016

Fonte: Autores

Tabela 2 – Dados mês de Agosto/2016

Fonte: Autores

Tabela 3 – Dados mês de Setembro/2016

Fonte: Autores

Através da análise dos dados apresentados, o time concluiu que o principal produto da

empresa, que será o alvo do trabalho de redução de custos, é o produto A, devido ao seu

faturamento mensal.

Além disso, o produto A, obteve recentemente reclamações do cliente quanto à qualidade do

mesmo, o que enfatiza ainda mais a escolha do produto.





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Após a escolha do produto a ser abordado em nosso estudo, o time definiu que a metodologia

utilizada para a realização do projeto, será o DMAIC.

3.2. Etapa definir

Na etapa definir, foi elaborado toda a estruturação do projeto, com as seguintes informações:

Caso de negócio: Reduzir a variação do peso do produto final;

Oportunidades: Através deste projeto, temos a oportunidade de redução de custo com

a matéria-prima, e garantia de um produto conforme especificado pelo cliente;

Escopo do projeto: Para esta atividade, será necessário a realização de try-outs com

colaboradores capacitados, e criação de documentações, como por exemplo instrução

de trabalho;

Membros da equipe: A equipe é composta por um grupo multifuncional.

Ainda nesta etapa, aplicamos um SIPOC, utilizado para identificar todos os elementos

relevantes (fornecedor, insumo, processo, produto, cliente) do processo, com o objetivo de

estruturar o processo de fabricação do produto A antes do trabalho começar.

Figura 4 – SIPOC do produto A

Fonte: Autores

3.3. Etapa medir

Na etapa medir foram levantadas as especificações do produto. Dentre todas as características

do mesmo, o problema relacionado com o peso da peça é o motivo das reclamações do

cliente.





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Analisando a ficha técnica do produto, encontramos o seguinte peso especificado: 1040,0g +

5,0g. Observação: o produto A é produzido em duas máquinas distintas.

Em seguida, foram levantados dados de uma amostragem de 30 peças, para a verificação da

capabilidade do processo de ambas máquinas. Os dados são apresentados nas Figuras 5 e 6.

Figura 5 – Cp e cpk máquina 1

Fonte: Autores

Figura 6 – Cp e cpk máquina 2





16

Fonte: Autores

Pode-se observar que o processo não estava satisfatório, gerando uma perca grande de

matéria-prima, mas principalmente do produto estar equivocadamente fora do especificado do

cliente, o principal motivo de uma das reclamações recente. Na máquina 1 (Figura 5), mostra

que estávamos produzindo o produto com uma média de 1046,7g ou seja, produzindo 1,7g

fora do especificado, com um Cpk de (-0,07). Na máquina 2 (Figura 6), estávamos

produzindo com uma média de 1051,4g ou seja, produzindo 6,4g fora do especificado, com

um Cpk de (-0,22).

Reconhecendo que o processo estava absolutamente fora de seu padrão de especificação.

3.4. Etapa analisar

Na etapa analisar foi realizado junto ao time do projeto, um brainstorming, para o

levantamento dos principais problemas e causas da variação do peso da peça. Posteriormente,

os principais pontos observados pelo time são apresentados e classificados com a utilização

do diagrama de causa x efeito (conforme Figura 7).





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Figura 7 – Diagrama causa x efeito de causas

Fonte: Autores

Após a realização do diagrama de causa x efeito de possíveis causas, o time analisou cada um

dos 6M’s a seguir, e concluiu:

Meio ambiente: não é o causador da variável, devido a temperatura ambiente ser a

mesma para os produtos/máquinas;

Mão-de-obra: não é o causador, devido ao fato de todos os colaboradores serem

qualificados pela empresa para desempenhar suas funções;

Métodos: o time avaliou e verificou-se que não houve falha no mesmo;

Matéria-prima: não é o causador, pois é utilizada a mesma matéria-prima virgem em

ambas as máquinas;

Medidas: não é o causador, pois a balança utilizada para controle do peso é a mesma;





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Máquina: por fim, após a análise, o time concluiu que o motivo da variação está na

máquina, chegando nos parâmetros como causa raiz.

3.5. Etapa melhorar

Nesta etapa do projeto foi elaborada pelo time, uma lista com possíveis soluções para o

problema.

Figura 8 – Brainstorming de solução

Fonte: Autores

Para controlar nossos experimentos com novos parâmetros de máquinas, utilizamos a

ferramenta DOE – Design of Experiments (planejamento de experimentos), uma ferramenta

que foi desenvolvida com a finalidade de definir quais dados e em quais condições

apresentaram melhor eficiência durante o experimento, buscando a maior precisão estatística

possível do processo. Os novos parâmetro de entradas a serem testado serão: “Parison”,

“temperatura de máquina” e “tempo de sopro”.

A seguir mostram os experimentos realizados, onde foram analisados as três variáveis,

conforme citado acima, cujo o fator de desenvolvimento foi com oito experimentos, conforme

a Figura 9,10 e a Tabela 4.

Figura 9 - Projeto Fatorial

Fonte: Autores

Figura 10 – Projeto fatorial II

.





19

Fonte: Autores

Com base na figura 10, realizamos o “Available factorial designs” que nos mostra as três

variáveis do processo, e oito corridas, para gerar novas combinações.

Portanto, na combinação dos fatores para os testes, o time buscou conhecer quais são as

variáveis que poderiam ter a ideal correlação com a variável resposta, na qual a variável

resposta é o peso do produto, conforme a Tabela 4 abaixo.

Tabela 4- Combinação de fatores

Fonte: Autores

De acordo com a tabela 5 abaixo, pode-se observar que a variável “A”, Parison, é que tem a

relativa influência, ou seja a correlação sobre a resposta, na qual é o peso da peça.





20

Tabela 5 - Pareto dos gráficos efeitos

Fonte: Autores

Com isto, o time busca uma estabilização eficaz no processo, com o controle sobre esta

variável.

3.6. Etapa controlar

Nesta última etapa, para controlar e padronizar as melhorias implementadas, o time criou uma

instrução de trabalho junto ao setor de qualidade da empresa, com todos os novos parâmetros

de máquina, onde os operadores foram treinados de acordo com o mesmo. Além disso, foram

disponibilizados uma cópia da instrução para cada máquina.

4. Análise dos resultados

Abaixo encontra-se a Tabela 5, com os resultados da gramatura do produto, em seu processo

predecessor e posterior.

Tabela 5 – Comparativo Antes x Depois





21

Fonte: Autores

A equipe reconhece que obteve sucesso na atuação, onde que conseguiu trazer o processo para

dentro da especificação exigida, porém, reconhece que precisa continuar atuando, para ter um

processo 100% confiável e satisfatório.

Na figura 11 e 12, mostra o comparativo predecessor e posterior do processo de capabilidade

das máquinas.

Figura 11 – Comparativo Cpk – Máquina 1 Antes x Depois





22

Fonte: Autores

Figura 12 – Comparativo Cpk – Antes x depois máquina 2





23

Fonte: Autores

Com os estudos realizados, concluímos o projeto com as amostra dos dados abaixo, Tabela 6

e 7, dados da Máquina 01 e 02 sucessivamente.

Tabela 6 – Antes e depois da melhoria na máquina 1





24

Fonte: Autores

Tabela 7 – Antes e depois da melhoria na máquina 2

Fonte: Autores

Portanto, observar-se que na máquina 1 estava sendo produzido em média 1,7g acima do

especificado, após melhoria, foi possível garantir que o produto atenda as especificação do

cliente, além de gerar um saving de matéria-prima de R$ 4.730,88 ano. O mesmo ocorreu na

máquina 2, onde produzia em média 6,4 g acima do peso ideal e passou a estar dentro do

especificado além de retornar um saving de R$ 9.461,76 ano.

Somados, máquinas 1 e 2, gerou um total de R$ 14.192,64 de redução de custos com matéria-

prima/ano.





25

5. Considerações finais

O presente artigo teve como objetivo reduzir a variação do peso final de um produto,

consequentemente reduzir os custos com matéria-prima. Para alcançar os resultados

esperados, o time utilizou a metodologia DMAIC como base de estruturação do projeto.

Através da aplicação da ferramenta DOE, foi evidenciado qual variável possuía maior

influência no processo. Por fim, após análise da capabilidade do processo, foi possível

enxergar o quão insatisfatório era o processo, onde após as ações do time, podemos constatar

a melhoria (Figura 11 e 12).

Conclui-se que o processo estava em um nível incapaz quanto à qualidade, tanto para máquina

1 quanto para máquina 2, e que após a melhoria no processo, melhorou o nível de Cp e Cpk,

ou seja, melhorou o nível de qualidade, o produto passou a estar dentro do especificado,

porém, observar-se que o processo não está em um nível totalmente satisfatório e que a equipe

irá continuar atuando, até atingir um Cp e Cpk ideal, ou seja, o processo ainda pode ser

melhorado.

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