APLICAÇÃO DA METODOLOGIA DoE UM PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE DIAFRAGMAS DE FREIO. (Design of Experiments) EM. Carlos Eduardo GEHLEN Jordão GHELLER

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1 APLICAÇÃO DA METODOLOGIA DoE (Design of Experiments) EM UM PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE DIAFRAGMAS DE FREIO Carlos Eduardo GEHLEN Jordão GHELLER

2 Experimento Procedimento no qual alterações propositais são feitas nas variáveis de um processo, de modo que se possam avaliar as possíveis alterações sofridas pela variável resposta Fatores Controláveis Entrada: Matéria-Prima Componentes Insumos Processo Saída: (Efeito) Característica de qualidade do produto Fatores Não-Controláveis Fatores de Ruído

3 O que é DoE? Técnica estatística para planejar experimentos Verificando a influência simultânea de diferentes fatores e suas interações Visando à obtenção de processos otimizados Responde à pergunta: O quê influência neste processo? Não somente para solução de problemas, mas também para conhecimento do processo

4 Exemplos de Aplicação - Na indústria: Existe diferença na saída do processo se utilizar: a) 1% ou 1,5% de um determinado material? b) o material do fornecedor A ou do fornecedor B? - No laboratório: existe diferença entre os resultados encontrados entre o técnico A e técnico B? - Na medicina: melhora a sobrevida do paciente se ele tomar 2 comprimido ao invés de 1?

5 Determinar: Objetivos as causas (fatores) que mais influenciam a variável de saída as faixas de valores dos fatores controláveis, de modo a obter o valor nominal desejado com pequena variabilidade em torno deste maximizar o desempenho do processo e minimizar os custos determinar a correlação entre os fatores de entrada, variandoos simultaneamente, para otimizar e conferir estabilidade ao processo

6 Vantagens 1. Redução de erros/retrabalho/perdas através da identificação dos fatores que influenciam na variável de saída 2. Otimização de processos com redução de tempo e custos 3. Atendimento aos requisitos e padrões da variável de saída 4. Maior confiabilidade e qualidade do processo analisado 5. Redução do número de experimentos necessários 6. Utilizam-se ferramentas estatísticas (ANOVA e Teste Tukey) 7. Software com interface amigável, não sendo necessário conhecimento de estatística (SPSS, StatEasy e DoE-SENAI-RS)

7 Etapas da Aplicação 1. Formação do grupo de trabalho. 1- Formação do Grupo de Trabalho e identificação da necessidade de melhoria no produto, processo ou serviço. 2. Identificação e seleção das variáveis de saída. 3. Escolha dos fatores e seus níveis. 4. Planejamento do procedimento operacional. 5. Realização do experimento. 6. Análise estatística. 2- Identificação e seleção da variável(eis) de saída: - Listagem de possíveis medições que caracterizam o problema - Análise da viabilidade de medição das variáveis propostas - Seleção da variável de saída 3- Escolha dos fatores e seus níveis: - Levantamento dos fatores; Organização dos fatores - Classificação dos fatores; Priorização e seleção dos fatores - Definição dos níveis de cada fator selecionado 4- Planejamento do procedimento experimental: - Inserir dados do plano de trabalho no software (variável de saída, fatores, níveis dos fatores e número de repetições); Impressão do Plano de Trabalho; Planejamento operacional do experimento 5- Realização do experimento: - Execução dos experimentos - Entrada de dados no Software 7. Relatório com sugestões de otimização. -6- Análise de resultados: - Análise de variância (ANOVA) - Análise de comparações múltiplas (Tukey) - Análise gráfica

8 Parque Fabril Certificações Produtos

9 Diafragma para Freios a Ar

10 Processo de Fabricação Calandragem e Corte Controle da Espessura Variação na espessura do diafragma Excesso de rebarba Moldagem incompleta Desperdício de matéria-prima Aumento do refugo Risco de produto não-conforme Calandrado de borracha

11 Análise Ishikawa - Brainstorming Material / Composto Elastômero (material) Variação da viscosidade do composto Variação da dureza do composto Variação das características de vulcanização Diâmetro dos rolos Manutenção Rugosidade dos rolos Paralelismo dos rolos Folga na engrenagem Método Temperatura do composto Tempo de descanso do composto Temperatura dos rolos Velocidade dos rolos da calandra Tempo de descanso do calandrado Distância entre os rolos Qualificação dos operadores (métodos) Qualificação dos operadores (medição) Medição Precisão dos medidores Umidade do ar Temperatura do ambiente Variação da espessura do laminado Máquina Mão-de-Obra Condições Ambientais

12 Análise Ishikawa Classificação dos fatores Material / Composto Elastômero (material) Variação da viscosidade do composto Variação da dureza do composto Variação das características de vulcanização Diâmetro dos rolos Manutenção Rugosidade dos rolos Paralelismo dos rolos Folga na engrenagem Método Temperatura do composto Tempo de descanso do composto Temperatura dos rolos Velocidade dos rolos da calandra Tempo de descanso do calandrado Distância entre os rolos Qualificação dos operadores (métodos) Qualificação dos operadores (medição) Medição Precisão dos medidores Umidade do ar Temperatura ambiental Fator de Ruído Fator Controlável Fator Não Controlável Variação da espessura do laminado Máquina Mão-de-Obra Condições Ambientais

13 Priorização dos Fatores Matriz de Comparação de Pares Variação da Viscosidade do composto Temperatura do composto Tempo de descanso do composto Tempo de descanso do calandrado Distância entre os rolos Temperatura dos rolos SOMA Variação da viscosidade do composto Temperatura do composto Tempo de descanso do composto Tempo de descanso do calandrado Distância entre os rolos Temperatura dos rolos

14 Priorização dos Fatores Matriz de Comparação de Pares Variação da Viscosidade do composto Temperatura do composto Tempo de descanso do composto Tempo de descanso do calandrado Distância entre os rolos Temperatura dos rolos SOMA Variação da viscosidade do composto Temperatura do composto por 1causa da dificuldade 2de controlá-lo 1 durante 0o experimento 1 5 Tempo de descanso do composto Tempo de descanso do calandrado Distância entre os rolos Temperatura dos rolos O fator variação da viscosidade do composto foi descartado, O fator variação do tempo de descanso do composto foi descartado por ser considerado o de menor influência

15 Fatores e Níveis Utilizados Definição dos Níveis < > Tempo Temperatura do Composto 90 C 100 C Baixo Tempo de Descanso do Calandrado 1h 4h Médio Temperatura dos Rolos 40 C 50 C Alto Distância entre os Rolos 1,10 mm 1,44 mm Muito baixo

16 Plano de Experimentos - Software Nome da Variável de Saída Espessura (mm) N do Experimento A B C D 1 40 C 1 hora 100 C 1,10 mm 2 40 C 1 hora 100 C 1,44 mm 3 40 C 1 hora 90 C 1,10 mm 4 40 C 1 hora 90 C 1,44 mm 5 40 C 4 horas 100 C 1,10 mm 6 40 C 4 horas 100 C 1,44 mm 7 40 C 4 horas 90 C 1,10 mm 8 50 C 4 horas 90 C 1,44 mm 9 50 C 1 hora 100 C 1,10 mm C 1 hora 100 C 1,44 mm C 1 hora 90 C 1,10 mm C 1 hora 90 C 1,44 mm C 4 horas 100 C 1,10 mm C 4 horas 100 C 1,44 mm C 4 horas 90 C 1,10 mm C 4 horas 90 C 1,44 mm

17 Plano de Experimentos - Resultados Nome da Variável de Saída Espessura (mm) N do Experimento A B C D Resultado 1 40 C 1 hora 100 C 1,10 mm 1, C 1 hora 100 C 1,44 mm 1, C 1 hora 90 C 1,10 mm 1, C 1 hora 90 C 1,44 mm 1, C 4 horas 100 C 1,10 mm 1, C 4 horas 100 C 1,44 mm 1, C 4 horas 90 C 1,10 mm 1, C 4 horas 90 C 1,44 mm 1, C 1 hora 100 C 1,10 mm 1, C 1 hora 100 C 1,44 mm 1, C 1 hora 90 C 1,10 mm 1, C 1 hora 90 C 1,44 mm 1, C 4 horas 100 C 1,10 mm 1, C 4 horas 100 C 1,44 mm 1, C 4 horas 90 C 1,10 mm 1, C 4 horas 90 C 1,44 mm 1,47

18 Resultado da ANOVA

19 Efeitos do Fator Distância entre os Rolos e suas Interações 1,60 Distância entre os Rolos O fator Distância entre os Rolos tem um efeito significativo sobre a espessura. Espessura (mm) 1,55 1,50 1,45 1,40 1,35 1,30 1,10 (mm) 1,44 (mm) Distância dos rolos (mm) A espessura não é influenciada pelas temperaturas do composto nem dos rolos. Distância dos rolos (mm) x Temperatura do composto ( C) 1,60 1,55 1,60 1,55 Distância dos rolos (mm) x Temperatura dos Rolos ( C) Espessura (mm) 1,50 1,45 1,40 1,35 90 C 100 C Espessura (mm) 1,50 1,45 1,40 1,35 40 C 50 C 1,30 1,10 (mm) 1,44 (mm) Distância dos rolos (mm) 1,30 1,10 (mm) 1,44 (mm) Distância dos rolos (mm)

20 Efeitos do Fator Temperatura dos Rolos e suas Interações A Temperatura dos Rolos não tem efeito significativo sobre a espessura. A Temperatura dos Rolos não influencia na espessura, quando a temperatura do composto está a 100ºC. 1,60 Temperatura dos Rolos 1,60 Temperatura dos Rolos ( C) x Temperatura do Composto ( C) 1,55 1,55 Espessura (mm) 1,50 1,45 1,40 Espessura (mm) 1,50 1,45 1, ,35 1,35 1,30 40 ( C) 50 ( C) Temperatura dos Rolos ( C) 1,30 40 ( C) 50 ( C) Temperatura dos Rolos ( C)

21 Temperatura do Composto x Temperatura dos Rolos x Tempo de Descanso Temperatura do Composto: 100 C Temperatura dos Rolos: 50 C Tempo de Descanso: 1 hora 1,60 Tempo de descanso do calandrado (h) x Temperatura dos rolos ( C) 1,55 Espessura (mm) 1,50 1,45 40 C 50 C 1,40 1,35 1,30 1 (h) 4 (h) Tempo de descanso do calandrado (h)

22 Conclusão Principal variável de controle: Distância entre os Rolos Melhor combinação de variáveis secundárias: Temperatura dos Rolos: 50 C Tempo de Descanso: 1 hora Temperatura do Composto: 100 C

23 Resultados Problemas encontrados Variações na espessura do diafragma; Excesso de rebarba; Moldagem incompleta; Desperdício de matériaprima; Aumento do refugo; Risco maior de produto nãoconforme. Melhorias obtidas Melhoria no controle da espessura do diafragma; Estabilidade da quantidade de rebarba; Redução do desperdício de matéria-prima; Redução do refugo; Redução do tempo de descanso de 4 para 1 hora.

24 Contatos Carlos Eduardo Gehlen Jordão Gheller