XXIV Encontro Nac. de Eng.de Produção - Florianópolis, SC, Brasil, 03 a 05 de nov de 2004 Planejamento de Experimentos no Processo Produtivo Utilizando o Método Taguchi Edvaldo Amaro Santos Correia, MSc. (CEFET-AM/UFAM)
[email protected] Jorge Alexander Sosa Cardoza, Dr. (UEA/UFAM)
[email protected] Resumo O presente trabalho tem como objetivo desenvolver experimentos na linha de produção, baseado nas ferramentas convencionais da qualidade e no método TAGUCHI. O estudo de caso foi realizado na linha de injeção plástica da empresa COMPAZ Componentes da Amazônia.S. A., instalada no distrito industrial de Manaus - Amazonas - Brasil. O problema se refere a uma mancha observada sobre a superfície dos gabinetes de plástico dos televisores. Os fatores investigados foram: matéria-prima, montagem e tinta. Experimentos foram planejados e executados, o arranjo ortogonal empregado foi o L8, proposto por Taguchi. As medições das áreas da mancha obtidas foram analisadas através da técnica de análise de variância, utilizamos as variáveis mais significativas para o problema, tais como: matéria-prima virgem e reciclada, montagem com uso de luva e sem luva e tinta diluída e concentrada. O estudo do problema foi caracterizado através da medição da área da mancha, as análises físico-químicas determinaram contaminação no substrato por traços de metais, confirmando que os fatores selecionados para estudo indicavam a causa do problema. Palavras-Chave: Transformação de Termoplásticos, Causas e Efeitos, Solução de problemas, Estatística na Produção, Planejamento de Experimento. 1 Introdução 1.1 O Pólo Industrial de Manaus – PIM. Segundo a Superintendência da Zona Franca de Manaus – SUFRAMA, em Manaus estão instaladas as mais importantes indústrias nacionais e multinacionais. Empresas que ao longo dos últimos 36 anos estão se aprimorando, acompanhando as mudanças econômicas e que hoje fazem do Pólo Industrial de Manaus uma referência para a indústria brasileira e internacional. As mais de 430 empresas instaladas em Manaus possuem elevados índices de inovação tecnológica, competitividade e produtividade. Apresenta um faturamento médio anual superior a US$ 9 bilhões e gera 50 mil empregos diretos e 250 mil indiretos, somente na cidade de Manaus e outros 20 mil nos demais estados da região. 1.2 Aplicabilidade Industrial Para assegurar a qualidade dos produtos produzidos pelo Pólo Industrial de Manaus torna-se necessário o conhecimento de diversas ferramentas e métodos no controle do processo produtivo. Um dos métodos em destaque é o de TAGUCHI, que pode ser utilizado nos diversos segmentos produtivos, tais como eletroeletrônico, automotivo, químico, petrolífero, aeronáutico, telecomunicações, Informática, mecatrônica e gestão empresarial. Em julho de 2001, a empresa COMPAZ- Componentes da Amazônia, realizou estudo de desempenho em sua linha de produção, detectando não conformidades na superfície de peças ENEGEP 2004 ABEPRO 117 (ROSS.Execute a experiência de confirmação16. 03 a 05 de nov de 2004 injetadas com poliestireno de alto impacto.Retorne à etapa 4 se o objetivo da experiência não foi alcançado e uma otimização adicional for possível com fatores confirmados. tempos de acondicionamento.XXIV Encontro Nac. Para a elaboração do estudo de caso. 2 Material e Método 2. A Figura 01. os produtos podem ser fabricados de maneira a que se tornem mais robustos a toda e qualquer mudança que possa ocorrer e que seja incontrolável (condições ambientais.. ENEGEP 2004 ABEPRO 118 .Traçado do gráfico linear exigido para fatores de controle e interações. Brasil. Inicia-se a escolha da matriz ortogonal que melhor se aplica ao problema.Determinar os métodos de medição. foi proposta a metodologia do arranjo ortogonal de GENICHI TAGUCHI.Determinar o objetivo da experiência. 04. 05. este trabalho depende do número de fatores e da quantidade de experimentos que pretendemos realizar. de Eng. 2. porém para melhor entendimento foi divido em etapas de desenvolvimento. esboça o modelo de utilização do método. utilizando o Método Taguchi. 06. 15.3 Delineamento de Experimento Identifica-se os fatores principais através do brainstorming (ruído e fatores principais do ambiente e processo de fabricação).Identificar os fatores de controle que possam interagir.1 Proposta para utilização do método TAGUCHI..Divisão dos fatores em fatores de controle e de ruído. de forma a chegar à possíveis soluções. 13Interprete os resultados. A seguir com o plano de trabalho. que irão minimizar a variação do produto final em relação ao seu objetivo. com os cuidados necessários para registro adequado.Determine o número de níveis para todos os fatores. As diversas etapas do método de Taguchi podem ser resumidas de acordo com a seguinte seqüência: 01. a qual ira guiar a obtenção de um projeto mais robusto.Atribua fatores e interações às colunas10. variação de temperatura.1995) a fim de alcançar os resultados satisfatórios.Em seguida define-se os níveis de parâmetros. pois a não consideração de um determinado fator ou parâmetro pode distorcer ou impedir a obtenção da função perda. faz a coleta de dados. identificar os fatores envolvidos.).2 O Método Taguchi O principal objetivo do Método é o de melhorar as características do processo ou de um produto através da identificacão e ajuste dos seus fatores controláveis. SC.Florianópolis. com o intuito de verificar a possível influência para cada um deles e interações. 12. 03Identificação dos fatores que supostamente exercem influencia sobre as características de desempenho. Ao ajustar os fatores no seu nível ótimo. filtrando-os e estudando suas causas e efeitos.Execute a experiência. O sistema de medição pode exigir uma experiência em separado para melhorar a precisão das medições. Para resolver o problema foi proposta uma metodologia com o objetivo de isolar e identificar as causas e propor soluções. conforme a disponibilidade de tempo e custo.Definição do problema a ser solucionado.Selecione os níveis ótimos dos fatores de controle que mais influenciam e faça uma previsão dos resultados esperados. 02. 08Selecione as matrizes ortogonais09. etc.Trata-se de uma etapa muito importante. de Produção . 07. 2. 14.11. O presente trabalho busca estudar o problema encontrado na linha de produção.Análise os dados. XXIV Encontro Nac. (Bloomfield Hills. etc serão reduzidos a custo aceitáveis através de providências junto a área de trabalho e equipamentos. USA) para fins de estudo. gentilmente disponibilizado pela Nutek. MATÉRIA-PRIMA. é o fato do número de linhas ser uma unidade maior que o número de colunas. onde foram utilizadas sete colunas para os fatores e interações e oito linhas para a seqüência de experimentos a serem realizados. Foi estabelecido avaliar todas a possível interação binominal entre fatores de controle. TINTA e MONTAGEM. partículas em suspensão . os fatores de ruído externo . Já segundo estudos realizados. Michigan.Florianópolis. outro detalhe importante mantido pela ortogonalidade. os fatores escolhidos para condução de experimento indicado na tabela 02.Estratégia para o método proposto Na tabela 01 a seguir é apresentada a matriz ortogonal L8. de Produção . ENEGEP 2004 ABEPRO 119 . Inc. 03 a 05 de nov de 2004 PROBLEMA E OBJETIVO MÉTODO SELEÇÃO DOS FATORES DE CONTROLE. umidade do ar. EXPERIMENTAL SIM INTERPRETAÇÃO DE RESULTADOS EXECUÇÃO DA EXPERIÊNCIA ( DOE ) ANÁLISE DE VARIÂNCIA ( ANAVA ) CONFIRMAÇÃO DE NÍVEIS ÓTIMOS AJUSTE DOS NÍVEIS Figura 01 . desta forma estabelecida uma condição de trabalho para estudar a influência na qualidade da superfície após adequação da pintura e posteriores ações para minimizar a não conformidade. através do uso do AO (arranjo ortogonal) e operacionalização do software QUALITEK-4. trata-se de um programa computacional que utiliza as ferramentas estatísticas para obter resultados. vistos como fatores de ruídos internos sobre os quais temos absoluto controle. DOS NÍVEIS DE AJUSTE E DAS VARIÁVEIS NÃO SELEÇÃO DA MATRIZ. ortogonalidade. SC. como: temperatura ambiente. de Eng. Brasil. construída a partir da proposta de TAGUCHI. 01531 0. Brasil.1 1.3 1.00780 0. SC.09031 0.4 1.3 1. 03 a 05 de nov de 2004 A EXPERIMENTO Matériaprima 1 1 1 2 1 3 1 4 2 5 2 6 2 7 B tinta C montagem AB AC BC ABC 1 2 1 2 2 2 1 1 2 1 2 1 2 1 1 2 2 1 1 2 2 1 2 2 1 1 2 2 1 2 2 1 1 1 2 1 1 2 2 1 1 2 Tabela.5 1.3 1.2 1.2 1.4 1. . 3 fatores e quatro replicações.4 1. de Produção .2 1.2 1.6 1.6 1. n° de combinações = 23 = 8 (n° de linhas) → n° de colunas = 8 – 1 = 7 1 2 3 4 5 6 7 8 A B C AB AC BC ABC R1 R2 R3 R4 1 1 1 1 2 2 2 2 1 1 2 2 1 1 2 2 1 2 1 2 2 2 1 1 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 2 1 2 1 1 2 2 1 1 2 2 1 1 2 2 1 2 1 2 2 1.6 1.5 1.07032 0.3 1.0 1.2 S2 0.Florianópolis.5 1.4 1.2 1.1 __ Y 1.4 1.5 1.8 1.0 1.4 Matriz de Planejamento Matriz com 2 níveis .2 1.4 1.Matriz de Taguchi FATORES NIVEL 1 MATERIA-PRIMA ( A ) TINTA (B) MONTAGEM (C) NIVEL 2 VIRGEM ALTA CONCENTRACAO COM LUVA RECICLADA BAIXA CONCENTRACAO SEM LUVA Tabela 02.XXIV Encontro Nac.00031 0.1 1. .Matriz de Planejamento ENEGEP 2004 ABEPRO 120 .04135 Tabela 03. de Eng.4 1.Fatores e Níveis para Condução do Experimento 2. 01.4 1.3 1.4 1.2 1.3 1.01532 0.30032 0.7 1.7 1. .8 1.6 1. ENEGEP 2004 ABEPRO 121 .044 0.368 1.0. nF. equivale afirmar que se a resposta for alterada. (3. 1a Hipótese ⇒ H0 Pressupõe-se que a mudança do nível de um fator não altera a variável resposta.N1 0.007 -0.387 1.418 1.462 1. nf. dizer que um fator é significativo. SC. 2a Hipótese ⇒ H1: Pressupõe-se que a mudança do nível de um fator altera a variável resposta.343 1.193 0.1 Análise de Variância dos Resultados Através da ANAVA realizado pelo programa computacional QUALITEK 4 podemos concluir através dos dados da tabela 04 que o efeito principal é a variação média na resposta produzida por uma modificação no nível do fator.093 N1 – N2 -0.Florianópolis.2 Análise da Tabela de Variância e Teste de Hipótese SQT = SQG + SQR. 01 02 03 04 05 06 FATORES/INTERAÇÕES Matéria-prima Tinta Matéria-prima x Tinta Montagem Matéria-prima x Montagem Tinta x Montagem NIVEL 1 1. com valor igual a 0.387 1.194 em módulo.044 -0. 03 a 05 de nov de 2004 3 Resultados e Discussão 3. Brasil. Este efeito fica perceptível através da interpretação dos resultados.XXIV Encontro Nac.312 1.343 1. é porque houve mudança de níveis.1) Para um nível de confiabilidade de 95%. nE ).106 0.045 0. de Eng.412 N2 . quando podemos verificar que a maior diferença entre níveis ocorre na interação matéria-prima x tinta.094 Tabela 04 . de Produção .045 -0.268 1. COMPORTAMENTO GRÁFICO DA VARIAVEL RESPOSTA FRENTE AO NÍVEL DE SIGNIFICÂNCIA Fα Aceitação de H0 Rejeição de H0 F0 α= 5% • a)Rejeita-se H0 com pelo menos 95% de certeza (há variação na função resposta).318 NIVEL 2 1. Se F0 > (Fc = Fα.194 -0.006 0. ne) e Se F0 < (Fα.105 .362 1.Principais Efeitos Determinados Através do Programa Computacional QUALITEK 4 3. 07032 1. relacionando os graus de liberdade utilizados para os fatores de controle e seus respectivos percentuais aplicados aos fatores individuais e interações.356 Tinta (B) 1 0. Desta forma constata-se que o fator matéria-prima versus tinta é o mais significativo. para todos os fatores em estudo.2) 3.01532 0.26 .040 (A x C) 1 0. k(n-1)) ou fator crítico teórico.2Cm2.3703 3. Os outros fatores não influenciam significativamente. através da tabela de SNEDECOR.062 (A x B) 1 0.DRUMONT. na seqüência. provocando alterações na variável resposta.26. A tabela 05 foi construída com os resultados da ANAVA.Florianópolis. os resultados do teste F0 calculado.291 1.111 (B x C) 1 0. isto é: k-1=3-1=2 e k(n1)=9. para k=3 fatores e n=4 réplicas.111 Montagem(C) 1 0.00031 0. Pode-se observar que o menor valor de F representa o fator montagem.3 Cálculo da Perda Monetária Vamos tomar o valor ótimo para m = o (quanto menor melhor) e uma tolerância do consumidor de Do = + 0.1839 18.XXIV Encontro Nac. o custo de reparar ou substituir o gabinete de TV é.7004 14. de Produção .2621 61.01531 0.09031 2.0076 0. onde (k-1) e k(n-1) representam os graus de liberdade entre tratamentos e residual respectivamente. Brasil. A função perda de Qualidade de Taguchi é: L(y) = k(y)2 (3. tinta x montagem . estão representados na coluna F da tabela 05. 03 a 05 de nov de 2004 Fα Aceitação de H0 Rejeição de H0 α = 5% F0 • b)Aceita-se H0 com no máximo 5% de certeza (não há variação na função resposta).3704 3.30032 7. encontraremos o valor de Fα=4. matéria-prima e a principal interação é matéria-prima x tinta com o F0 = 7. ENEGEP 2004 ABEPRO 122 . SC. de Eng.49218 100% TOTAL Determinando a variável de teste Fα(k-1. em média.FATMA BRANT págs 282/283. 01 02 03 04 05 06 Tabela 05-Análise de Variância (ANAVA) FATORES GL SQ F PERCENTUAL Matéria-prima (A) 1 0. temos: tinta matéria-prima x montagem. 637 -3.637 -1.2 $3.936 -2.123 -2.XXIV Encontro Nac. A função perda de qualidade calculada da seguinte forma: Tolerância do consumidor Do = 0. Relação Sinal/Ruído ENEGEP 2004 EXPERIMENTOS RAZAO S/R 01 02 03 04 05 06 07 08 -1.Florianópolis.4 147 05 1.2 108 02 1.2Cm2 Logo.00 / Cm4 2 Logo. Isto ocorre quando “y” está fora da faixa citada e representa um custo médio por televisor vendido.Valores da Função Perda por Experimento Perda Econômica L(y) 0 Figura 08.2Cm2 y2 = (0.2)2 = 0. 00. 03 a 05 de nov de 2004 de $3.Função Perda p/ Menor-melhor Tabela 07-.5 169 06 1.4 147 04 1.conforme tabela 03.6 192 07 1.04 Cm4 L(y) = $3. de Produção .771 -3.4 147 08 1. teremos: L(y) = k(y)2 para y = 0. de Eng.00 quando y = 0.2 108 Tabela 06.973 ABEPRO 123 .00 = k (0.559 -3. Brasil.3 127 03 1. Experimento Y(Cm2) L(y) = k y2($) 01 1.04) k = $ 75. SC. utilizando a função L(y) = k y para o estudo quando menor é melhor aplicada a média das características medidas na linha de produção variando de 01 até 08.255 -2. 0 Resultados do Trabalho Alguns benefícios obtidos pela redução da variabilidade. ENEGEP 2004 ABEPRO 124 . Productivity Press.119 4. fica caracterizado pelas seguintes manifestações: Insatisfação dos clientes. McGrawHill Ltda. Y. SC.022 -0. de Eng. 1983. Brasil. 1988. 1991. 1992. MONTGOMERY. New York: John Wiley & Sons.XXIV Encontro Nac.. 5..Florianópolis. com a utilização do Método Taguchi são citados a seguir: Redução do nível de refugo e retrabalhos.022 -0.365 1. J.Performance Ótima de Contribuição Contribuição para todos os fatores Performance media de contribuição Condição ótima CONTRIBUIÇÃO -0. JURAN. Pioneira.246 1. AKAO. A Qualidade desde o Projeto: novos passos para planejamento da qualidade em produtos e serviços. Alto custo e longo tempo para reparar. Acréscimo de custo de garantia. M. 03 a 05 de nov de 2004 Com o passar do tempo o efeito destas perdas.prima Virgem 1 Tinta Diluída 2 Matéria .004 -0.097 -0. Cambridge: Massachustes. inspeção de testes e maior satisfação do cliente. como sendo o arranjo L8 com utilização de dois níveis. Quality Function Deployment: integrating customers requirements into product desing. Phillip J. Foram determinadas as seguintes variáveis significativas pela formação da mancha: tinta. Aplicações das Técnicas de Taguchi na Engenharia da Qualidade. São Paulo: Ed.0 Referências Bibliográficas.prima x tinta Inter 1 Montagem Com luva 1 Matéria – prima x montagem Inter 1 Tinta x montagem Inter 1 Tabela 08.047 -0. matéria-prima e montagem. Desing e analysis of experiments. Foi possível identificar o melhor arranjo das principais variáveis envolvidas na mancha.054 -0. São Paulo. FATORES 1 2 3 4 5 6 DESCRIÇÃO DE NIVEL NIVEL Matéria . Douglas C. de Produção . ROSS.