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EXPERIMENTAÇÃO: MODELO PARA

IMPLEMENTAÇÃO DE TÉCNICAS DE

PLANEJAMENTO DE EXPERIMENTO

COMO FATOR POTENCIALIZADOR DA

INOVAÇAO EM INDÚSTRIAS

Larissa Farias Almeida (UFRN )

[email protected]

Carla Almeida Vivacqua (UFRN )

[email protected]

Diante das rápidas mudanças do mercado, as empresas passaram a

considerar como de fundamental importância alternativas que a

mantenham competitivas frente aos seus concorrentes. O presente

artigo tem como objetivo demonstrar um modelo simplles, do ponto de

vista da engenharia, para implementação de técnicas de planejamento

de experimento (DoE). A relevância desta pesquisa encontra-se no fato

de que experimentação é o combustível de descoberta e criação de

conhecimento e, assim, leva ao desenvolvimento e aperfeiçoamento de

produtos, processos, sistemas e organizações. Mas a experimentação

tem sido muitas vezes caro em termos de tempo envolvido e do trabalho

despendido, mesmo que tenha sido essencial para a inovação. O que

mudou, sobretudo tendo em conta as novas tecnologias disponíveis, é

que agora é possível realizar mais experimentos de forma

economicamente viável, acelerando o carro na direção da inovação.

Pode-se considerar que no cerne da capacidade de cada empresa para

inovar encontra-se um processo de experimentação que permite à

organização criar e avaliar novas idéias e conceitos para produtos,

serviços, modelos de negócios, ou estratégias. Sendo assim, o artigo

apresenta atividades que orientam gestores a aplicarem a DoE em suas

empresas, como um estímulo à inovação.

Palavras-chaves: Planejamento de experimento, Inovação,

experimentação

XXXIII ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO A Gestão dos Processos de Produção e as Parcerias Globais para o Desenvolvimento Sustentável dos Sistemas Produtivos

Salvador, BA, Brasil, 08 a 11 de outubro de 2013.



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1. Introdução

Nos dias atuais, no cenário de globalização e de elevada competição entre blocos

empresariais, observa-se que as ferramentas de apoio à gestão devem ser disseminadas e

frequentemente utilizadas naquelas empresas que desejam se manter firmes e competitivas

frente ao mercado. O que se observa nas indústrias é que o desenvolvimento de novos

projetos é uma tarefa difícil e complexa, uma vez que vários fatores, tais como avanços da

concorrência, negociação com os fornecedores, entre outros, interferem, direta ou

indiretamente, nas informações que são utilizadas.

Silva et al. (2004) corroboram com essa informação e afirmam que a influência desses fatores

gera uma sobrecarga de informações na tomada de decisão das equipes envolvidas no projeto

e ainda, torna difícil e demorada a seleção das informações necessárias para o

desenvolvimento do projeto. Por outro lado, a ausência de dados relevantes leva à perda de

tempo em sua busca e quanto maior a complexidade de cada projeto, maior o tempo

demandado para que seja encontrada a informação desejada.

O uso adequado das técnicas ou metodologias de apoio ao desenvolvimento do projeto e a

utilização de ferramentas computacionais (softwares que apoiam as técnicas) são citadas por

Evbuomwan et al. (1995) como um meio pelo qual as indústrias potencializam seus projetos e

desenvolvimento de novos produtos, ganhando mais vantagem competitiva. Sendo assim,

técnicas de planejamento e análise de experimentos (DoE - Design of Experiments) são

apresentadas com o objetivo de determinar e analisar, através de testes, as mudanças que

ocorrem nas variáveis de saída ou nas respostas de um produto, quando mudanças deliberadas

são produzidas nas variáveis de entrada do processo (MONTGOMERY, 1991).

Para Thomke (2003), a combinação entre tecnologia e o processo de experimentação é de

fundamental importância para diminuir as incertezas associadas ao desenvolvimento de novos

produtos e serviços. Ele ressalta que o objetivo da experimentação é gerar dados para análise

de variabilidade, ajustes no projeto e redução dos riscos da iniciativa.



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É notável o rápido avanço que estão sendo feitos em métodos de resolução de problemas, e os

avanços que tal impacto pode ter sobre a posição competitiva das empresas adotantes. O

impacto dos resultados do processo de P & D em empresas e indústrias tem sido reconhecido.

Desta forma, o simples fato da adoção de um novo método de resolução de problemas, através

da experimentação, pode ser considerado um fator de inovação na indústria. Corroborando

com essa informação, Thomke (2003) diz que no cerne da capacidade de cada empresa para

inovar encontra-se um processo de experimentação que permite à organização criar e avaliar

novas ideias e conceitos para produtos, serviços, modelos de negócios, ou estratégias.

A inovação tem um papel-chave em todas as áreas das atividades empresariais e é tratada não

mais como um instrumento de competitividade, mas como um pré-requisito para a

sobrevivência dessas empresas (TORKOMIAN, 1996). Não somente as empresas estão

reconhecendo a importância da inovação como parte integrante de suas políticas, os órgãos

governamentais vêm integrando cada vez mais no seu cotidiano a cultura de inovação.

A necessidade de inovação tem sido propagada pelos alto-gerentes como prioridade máxima

para garantir a competitividade futura das empresas de diferentes portes e setores. Pesquisas

atestam que os inovadores apresentam resultado financeiro superior em longo prazo frente a

seus concorrentes.

Dentro deste contexto, definiu-se como problema de pesquisa o seguinte questionamento:

Como tornar a técnica de planejamento de experimentos (DoE) mais acessível e de fácil

utilização por engenheiros no processo de desenvolvimento de novos produtos e processos?

Diante do exposto, o objetivo deste artigo é demonstrar um modelo simples, do ponto de vista

da engenharia, para implementação da DoE.

2. Fundamentação teórica

2.1 Inovação tecnológica

Inovação envolve a aplicação de novas ideias, ou a reaplicação de velhas ideias em novas

formas com o intuito de desenvolver as melhores soluções para nossas necessidades

(COATES, 2003). Inovação é invariavelmente uma atividade cumulativa de colaboração em

que as opiniões são compartilhadas, testadas, refinadas, desenvolvidas e aplicadas

(LEADBEATER, 2008). Um sistema de inovação nunca é estático, ela evolui com alterações



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no conteúdo de tecnologias e produtos, bem como nas relações entre os vários sistemas de

inovação.

Neste contexto, uma inovação é a implementação de um produto (bem ou serviço) novo ou

significativamente melhorado, ou um processo, ou um novo método de marketing, ou um

novo método organizacional nas práticas de negócios, na organização do local de trabalho ou

nas relações externas (OCDE, 2005, p. 55). West (2002) define inovação como a introdução

proposital de ideias, produtos, processos ou novos métodos em uma organização ou grupo,

para gerar um benefício individual (ao indivíduo) ou coletivo (ao grupo, organização ou a

sociedade).

Já Dosi (1982) afirma que o processo de inovação está relacionado à descoberta, à

experimentação, ao desenvolvimento, à imitação e a adoção de novos produtos, novos

processos de produção e novos arranjos organizacionais.

2.2 Experimentação

Carlomagno e Sherer (2009) observaram que o processo de inovação pode ser dividido em

quatro grandes elos: Idealização, Conceituação, Experimentação e Implementação. As

empresas têm destinado muita atenção aos dois elos do extremo da cadeia, idealização e

implementação. Contudo, muitas das dificuldades de implementação decorrem de falhas na

conceituação e experimentação, como pode ser observado na Figura 1, a seguir:

Figura 1 – Fases do processo de inovação

Fonte: Carlomagno e Scherer (2009)



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A melhoria da produtividade do processo de inovação depende do domínio das quatro fases

da cadeia de valor da inovação. A terceira fase, entre a fase de conceituação e a de

implementação é denominada de Experimentação. A principal dúvida em relação à

experimentação diz respeito a quando é adequado realizar um experimento e quando o método

de análise e plano funciona melhor.

Planejamento de experimentos (DoE) enquadra-se como um dos melhores métodos para

aplicação sistemática de estatísticas para experimentação (LYE, 2005). De forma geral, ela

pode ser definida como uma série de testes em que são feitas as alterações propositadas para

as variáveis de entrada de um processo ou sistema, de modo que se pode observar e identificar

as razões dessas alterações na resposta de saída (MONTGOMERY, 2005).

ANTONY et al. (1998), COLEMAN & MONTGOMERY (1993), MONTGOMERY (1991) e

STEINBERG & HUNTER (1984) sugerem que a solução dos problemas pode ser alcançada

com mais facilidade quando os experimentos são planejados e as respostas analisadas com

métodos ou técnicas estatísticas.

2.2.1 Definições relacionadas ao planejamento de experimentos

A seguir, são apresentados na Tabela 1 os principais termos, e suas respectivas definições,

relacionados à experimentação, que são fundamentais para a aplicação das técnicas de

planejamento e análise de experimento. Os conceitos apresentados são tomados com base nos

seguintes autores: OLIVEIRA, 1999; GALDÁMEZ (2002); WERKEMA & AGUIAR, 1996;

MONTGOMERY, 1991; MOEN et al. 1999.

Tabela 1 – Termos relacionados à experimentação



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Fonte: Elaboração própria (2013)

3. Metodologia

A pesquisa bibliográfica desenvolvida no presente estudo é conceituada por Vergara (2000)

como um estudo sistematizado, desenvolvido com base em material publicado em livros,

revistas, jornais e redes eletrônicas, isto é, material acessível ao público em geral.

Para a identificação e localização das fontes utilizadas para este estudo, a análise bibliográfica

foi o primeiro momento de identificação e localização das fontes, sendo realizada a partir da

consulta aos periódicos científicos do Portal da Capes.

Com base no arcabouço teórico encontrado, foi proposto um modelo para orientar o processo

de experimentação, tomando como base os passos encontrados no DMAIC.

Sendo assim, desenvolveu-se uma metodologia para DoE tendo, como referência principal, a

estrutura do Seis Sigma. Esta metodologia pode ser entendida como um guia que diz a um

líder de projeto o que fazer para alcançar um determinado objetivo (KONING; MAST, 2005).

A estrutura da metodologia é formada por quatro diretrizes e é apresentada na Figura 2,

abaixo demonstrada.

Figura 2 - Estrutura da metodologia



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Fonte: Adaptado de TANCO et al. (2009)

Princípios: A metodologia é composta por cinco princípios que ilustram as principais

ideias da experimentação;

Modelo: O modelo dispõe as etapas que o processo de experimentação deve seguir;

Orientações: Apresenta as atividades que devem ser realizadas em cada etapa do

modelo;

Planilhas: Sua principal função é reunir os resultados obtidos em cada atividade.

3.1 Princípios da metodologia

A metodologia é composta por cinco princípios, que podem ser considerados de fundamental

importância na aplicação da DoE. Uma breve explicação destes princípios é apresentada a

seguir, uma vez que cada um é importante para o processo de experimentação.

a) Objetivos bem definidos: os objetivos do experimento devem ser claramente definidos,

de preferência com uma declaração de ação planejada com base nos resultados;

b) Processo de aprendizagem: experimentação deve ser um processo de aprendizagem

indutivo-dedutivo (BOX, 2005). O processo de experimentação deve ser entendido

como uma ferramenta para melhorar continuamente o processo;

c) Experimentação sequencial: Experimentação deve proceder sequencialmente, com

conhecimentos adquiridos em experiências anteriores usados para projetar novos

experimentos. O melhor momento para criar uma experiência é logo após ele ser

concluído (FISHER, 1947), já que experimentação engloba sucesso e fracasso e trata-



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se de um processo iterativo de entender o que se está fazendo e não funciona. Para

Thomke (2003), as experiências que revelam o que não funciona são frequentemente

consideradas falhas, os testes podem ser adiados, raramente realizados, ou

simplesmente rotulados de verificação, o que implica que só descobrir o que funciona é

o principal objetivo de um experimento. Aí reside o dilema, pois quando os gestores

compreendem, com certa rapidez, o que não fazer, eles percebem que o conhecimento

adquirido em seguida, pode beneficiar a próxima rodada de experiências e levar a

ideias mais inovadoras e conceitos iniciais - "falhas" podem levar a sucessos poderosos

mais rápidos.

d) Trabalho em equipe: Uma vez que a experimentação é um processo de equipe, o seu

sucesse depende do envolvimento das pessoas para trabalhar como uma equipe

(KNOWLTON; KEPPINGER, 1993);

e) Simplicidade de Execução: o projeto deve ser tão simples quanto possível, enquanto

ainda satisfazer os quatro primeiros princípios.

3.2 O modelo da metodologia

O modelo, aqui apresentado, possui uma estrutura que orienta o processo de experimentação

utilizando os passos tradicionais do DMAIC. Ao analisar as fases do modelo, observa-se que

dois dos princípios, anteriormente citados, estão representados no mesmo. O primeiro

princípio corresponde ao processo de aprendizagem (Princípio 2), que é representado pela seta

que liga a fase de controle e definição dos estágios. O segundo, o princípio da experimentação

sequencial (Princípio 3), é representado pelas fases de medição, pré-análise, experiência e

análise.

A Figura 3 mostra o modelo completo da metodologia obtido com base nas fases do DMAIC.

Figura 3 – Modelo da metodologia para aplicação da DoE



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3.3 Orientações da metodologia

Nas orientações da metodologia são apresentadas as atividades que os engenheiros devem

seguir em cada fase do modelo proposto, a fim de concluir um projeto DoE. Cada atividade

apresentada contem ferramentas que auxiliam o processo de execução das mesmas. A Tabela

2 a seguir, apresenta as atividades de cada fase.

Tabela 2 – Atividades da Metodologia




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3.3.1 Fase 1: Definir

A primeira fase, definir, corresponde à identificação de que há um problema e que sua

resolução se dará por meio da experimentação. Pande et al. (2000), sugere que as seguintes

questões sejam respondidas: Qual é o problema? O que está errado? Onde está o problema

observado? Qual o impacto do problema? É nesta etapa também que há a escolha da equipe,

onde o seu sucesso depende do envolvimento das pessoas certas e que trabalhem em equipe.

Os objetivos definem os critérios quantificáveis que devem ser atendidos para que o projeto

tenham condições e ser executados com sucesso (PMI, 2000).

3.3.2 Fase 2: Medir

O termo fator, conceituado na Tabela 1, é identificado, caracterizado e escolhido suas faixas

de níveis na fase de medição, do modelo proposto. Esta atividade tem como objetivo

estabelecer as regiões de interesse de cada fator (HAMADA, 1995).

3.3.3 Fase 3: Pré-análise

Nesta fase, o número total de experiências, as condições de execução das experiências e a

ordem na qual ocorrem devem ser determinadas. Os fatores serão caracterizados como:

qualitativos, de incômodo e de bloqueio. O tipo de região também é importante, quando se

tem poucas informações sobre o processo, a região de desenho é considerada esférica. Por

outro lado, quando os fatores de escala são limitados, a região de desenho é cúbica

(ATKINSON; DONEV, 1992).

3.3.4 Fase 4: Experimentação

Antes de iniciar a experimentação, Antony et al. (1998), recomendam alguns passos iniciais:

escolher o local adequado, verificar a disponibilidade dos equipamentos, máquinas e

operadores, fornecer treinamento para os envolvidos. Uma vez que as atividades foram

finalizadas, os experimentos devem iniciar.

3.3.5 Fase 5: Analisar

Todas as atividades que foram descritas na tabela 2 devem ser realizadas, na fase de análise.

Uma vez que o efeito significativo foi identificado, é importante a interpretação dos

resultados, que ocorre por meio de gráficos obtidos no experimento.



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3.3.6 Fase 6: Melhorar

Taguchi (1987) recomenda a realização de testes confirmatórios, antes de alterar qualquer

dado. Concluída a experimentação e posterior análise, as conclusões e recomendações devem

ser feitas.

3.3.7 Fase 7: Controlar

Nesta fase, gera-se um plano de controle, com o intuito de estabelecer os controles

necessários para garantir que a vantagem do processo irá continuar. É neste momento que

todo o projeto deve ser revisto. Lewis (2007) sugere que duas questões sejam respondidas: O

que foi bem feito?; O que deve ser melhorado da próxima vez?.

3.4 Planilhas

A Tabela 3 mostra uma forma que pode ser usada para documentar o planejamento das

experiências. A forma é útil para comunicar o plano experimental e em documentar as

considerações dadas as várias ferramentas de experimentação discutidos neste artigo.

Tabela 3 – Planilha para documentação de um planejamento de experimento



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Fonte: Adaptado de Moen et al. (1999)

4. Conclusões

Em suma, podemos concluir que os modos de experimentação podem afetar tanto a eficácia

dos processos de inovação das empresas como suas respectivas situações competitivas.

Propõe-se, portanto, que mais estudos sobre este tema sejam realizados por pesquisadores e

profissionais da inovação.

Tal pesquisa tentou mostrar o quanto as diferenças na eficácia dos processos de inovação das

empresas são devidas às diferenças nos métodos experimentais empregados, e a habilidade

com que esses métodos são usados. A metodologia empregada buscou mostrar uma forma

prática e operacionalmente viável para implementação da técnica de planejamento de

experimentos (DoE). Espera-se que esta técnica seja mais conhecida e utilizada nas indústrias,

em um futuro próximo.

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