9
Controle de Qualidade
Fundamentos da Metrologia
Científica e Industrial
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Motivação



Resultado de medições sempre
apresentam dúvidas.
Decisões sobre a qualidade de produtos
ou processos devem ser tomadas com
base em medições.
Como tomar decisões seguras quando há
dúvidas presentes?
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 2/52)
9.1
Tolerâncias
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Há imperfeições em toda parte...





Laranjas não são esféricas ...
Há manchas nas cascas das maçãs ...
Há pequenas falhas na pintura de um
carro novo ...
Há defeitos no reboco de uma parede...
Há microorganismos na água que
bebemos ...
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 4/52)
Imperfeições são aceitáveis





Laranjas não são esféricas ...
... mas dão um excelente suco.
Há manchas nas cascas das maçãs ...
... que não afetam seu sabor.
Há pequenas falhas na pintura de um carro novo ...
... mas ninguém nota.
Há defeitos no reboco de uma parede...
... que são quase imperceptíveis.
Há microorganismos na água que bebemos ...
... mas podem não comprometer a nossa saúde.
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 5/52)
Tolerâncias


São limites aceitáveis para uma
característica de um componente,
produto ou processo que, se
obedecidos, não comprometem a sua
qualidade.
Tolerâncias devem sempre ser
informadas pelo projetista e passam a
fazer parte das especificações de um
produto ou processo.
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 6/52)
Exemplos de tolerâncias



O diâmetro de uma cabo de vassoura
cumprirá bem sua função se seu diâmetro
estiver dentro da tolerância (25 ± 1) mm.
O valor de um resistor elétrico de 150  com
tolerância de 10% deve estar dentro da faixa
(150 ± 15) .
Nem o comprador nem o fabricante serão
lesados se a quantidade de café dentro de
uma embalagem de 500 g estiver dentro da
faixa (500 ± 10) g.
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 7/52)
Tolerâncias




São estabelecidas com base nas
características desejadas para o
produto.
Tolerâncias mais apertadas que o
necessário encarecem o produto.
Tolerâncias muito relaxadas
comprometem a qualidade do produto.
Necessário equilibrar custo/benefício.
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 8/52)
9.2
Aspectos Econômicos do Controle
de Qualidade
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Qualidade e competitividade



O sucesso de uma empresa depende da
sua capacidade em oferecer produtos
cuja qualidade atenda ou supere as
expectativas dos clientes a preços
competitivos.
Atingir e manter a qualidade tem um
custo.
A não-qualidade também custa caro.
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 10/52)
Custos da não-qualidade

Custos de falhas nos produtos e processos
ocorridas interna ou externamente à empresa:







Desperdício de energia, matéria-prima e mão-deobra.
Atrasos na produção.
Custos com retrabalho de produtos defeituosos.
Indenizações por perdas e danos a pessoas e ao
meio ambiente.
Recall de produtos para troca ou conserto.
Perda de clientes para a concorrência.
Prejuízo na imagem da empresa.
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 11/52)
Custos da qualidade

Assegurar a qualidade envolve gastos com:





Investimentos com a aquisição de novos sistemas
de medição para o controle de qualidade.
Inspeções mais freqüentes e demoradas.
Mais pessoas envolvidas na área de qualidade.
Imobilização de capital com os equipamentos e
salas de medição.
Elevação de custos com a manutenção e calibração
de instrumentos.
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 12/52)
Custos da qualidade
$
$Q
$ñQ
$TQ
qualidade
relaxada
perfeccionista
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 13/52)
9.3
Aspectos Técnicos do Controle de
Qualidade
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Tipos de Controle de Qualidade

Por atributo:


Verfica se uma característica está ou não
presente.
Exemplos:
Existência de arranhões em uma pintura.
 Presença de um furo passante em uma peça.
 Presença de manchas em frutas.


São normalmente associadas a valores
lógicos (verdadeiro/falso ou sim/não)
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 15/52)
Tipos de Controle de Qualidade

Por variáveis:




É quantitativamente avaliado por medições.
O valor medido é comparado com os limites
estabelecidos por tolerâncias.
O produto é ou não aprovado.
Exemplos:
O diâmetro de pinos.
 A quantidade de café em embalagens de 500 g.
 A pressão de pneus de avião.

Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 16/52)
Controle de qualidade por variáveis
produto
aprovado
refugado
medição
comparação
Especificações
adfjkl adfjklaçf
adsfjklaç
dfjçlasdfjlakçd
fjklça dfjakld
adsfjklad fjklf
adfjklçdfaç
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 17/52)
Limites de especificação
produto
Tolerância:
(20,00 ± 0,25) mm
zona de
conformidade
limite inferior
da tolerância
19,60
19,80
20,00
limite superior
da tolerância
20,20
20,40
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 18/52)
Um exemplo
produto
Tolerância:
RM = (20,20 ± 0,10) mm
(20,00 ± 0,25) mm
19,60
19,80
20,00
20,20
20,40
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 19/52)
Zonas de aceitação, rejeição e
dúvida
zona de
rejeição
19,60
zona de
aceitação
19,80
20,00
zona de
rejeição
20,20
20,40
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 20/52)
Zona de aceitação na
ausência de Es
LIR
LIA
zona de LSA LSR
aceitação
SM
IM faixa reduzida IM
mensurando
LIT
tolerância
LST
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 21/52)
Posição dos limites
Zona de aceitação:
LSA = LST - IM
LIA = LIT + IM
LIR
LIA
LSA LSR
Zona de rejeição:
LIT
LST
LSR = LST + IM
LIR = LIT - IM
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 22/52)
Zona de aceitação na presença
de Es
LIR
LIA
zona de LSA LSR
aceitação
SM
mensurando
LIT
tolerância
LST
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 23/52)
Posição dos limites
Zona de aceitação:
LSA = LST - C - IM
LIA = LIT - C + IM
LIR
LIA
LSA LSR
Zona de rejeição:
LIT
LST
LSR = LST - C + IM
LIR = LIT - C - IM
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 24/52)
Qual o tamanho ideal da zona
de dúvidas?
Tamanho da zona
de dúvidas
Efeito no controle
de qualidade
Custo do sistema
de medição
muito pequeno
excelente
muito caro
balanceado
aceitável
aceitável
muito grande
péssimo
muito barato
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 25/52)
Qual o tamanho ideal da zona
de dúvidas?
Um bom equilíbrio custo/benefício é
atingido quando:
sendo:
IT
IM 
10
IT = intervalo de tolerância
IT = LST - LIT
IM = incerteza do resultado
da medição
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 26/52)
Dois exemplos
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Caso 1 - Sacos de café

Dimensione um processo de medição
adequado para efetuar o controle de
qualidade de sacos de café, cuja massa
total, incluindo a embalagem (“peso”
bruto), esteja dentro da tolerância
(505 ± 10) g.
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 28/52)
Caso 1 - Sacos de café

Tolerância a ser obedecida:


O intervalo de tolerância é:


T = (505 ± 10) g
IT = 20 g
O processo de medição bem equilibrado
deve ter incerteza de:

IM = 20/10 = 2 g
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 29/52)
Caso 1 - Sacos de café


Uma balança com erro máximo de 2 g
pode ser usada para este fim.
Neste caso, uma única medição pode
ser efetuada, sem necessidade de
compensar erros sistemáticos.
0g
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 30/52)
Caso 1 - Sacos de café

Limites de aceitação:




LIT = 495 g
LST = 515 g
LIA = 495 + 2 = 497 g
LSA = 515 - 2 = 513 g
LIR
480 g
490 g
LIA
500 g
0g
LSA LSR
510 g
520 g
530 g
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 31/52)
Caso 1 - Sacos de café
?
OK
0 gg
514
508
492
497
ñ OK
480 g
490 g
500 g
510 g
520 g
530 g
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 32/52)
Caso 2 - Balcão refrigerado



Para conservar alimentos, balcões
refrigerados devem ser mantidos dentro do
intervalo de temperatura entre 3 e 7 °C.
Um termômetro deve ser selecionado para
fazer esta verificação regularmente. Dispõese das duas opções especificadas a seguir.
Verifique se um dos termômetros disponíveis
pode ser usado e, caso positivo, que
estratégia ele deve usar para o teste?
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 33/52)
Caso 2 - Termômetros disponíveis
Faixa de medição:
-10 a + 15 °C
Correção (5 °C)
0,0 °C
Repetibilidade (5 °C)
0,2 °C
Faixa de medição:
-50 a + 80 °C
Correção para 5 °C:
+ 1,0 °C
Repetibilidade (5 °C)
0,5 °C
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 34/52)
Caso 2 - Requisitos

Limites de tolerância:



Intervalo de tolerância


LIT = 3,0 °C
LST = 7,0 °C
IT = LST - LIT = 7,0 - 3,0 = 4,0 °C
Incerteza recomendada:

IM = IT/10 = 4,0/10 = 0,4 °C
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 35/52)
Caso 2 - Analisando termômetro digital
Sem corrigir os erros
sistemáticos, a IM seria:
IM = |C| + Re = 1,5 °C
Faixa de medição:
1,5 °C > 0,4 °C não atende
-50 a + 80 °C
Correção para 5 °C:
+ 1,0 °C
Repetibilidade (5 °C)
0,5 °C
Corrigindo os erros
sistemáticos, a IM seria:
IM = Re = 0,5 °C
0,5 °C > 0,4 °C não atende
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 36/52)
Caso 2 - Analisando termômetro
analógico
Faixa de medição:
-10 a + 15 °C
Correção (5 °C)
0,0 °C
Neste caso, a IM seria:
IM = Re = 0,2 °C
0,2 °C < 0,4 °C atende
Repetibilidade (5 °C)
0,2 °C
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 37/52)
Caso 2 - Limites de controle

Limites de tolerância:




LIR
IM = Re = 0,2°C
LIT = 3,0 °C
LST = 7,0 °C
LIA = 3,0 + 0,2 = 3,2 °C
LSA = 7,0 - 0,2 = 6,8 °C
LSA LSR
LIA
3,0 °C
4 ,0 °C
5 ,0 °C
6 ,0 °C
7 ,0 °C
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 38/52)
9.4
Controle de qualidade 100% e
controle de qualidade por
amostragem
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Com que freqüência deve ser feito
o controle de qualidade?

100% da produção?


Todos os itens produzidos são
individualmente avaliados e a sua
conformidade verificada.
Por amostragem?

Apenas um subconjunto dos itens
produzidos é selecionado, avaliado e sua
conformidade verificada.
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 40/52)
Processo capaz
Distribuição
dos itens
produzidos
LIT
O processo não
produz itens fora
da tolerância
Não é necessário
inspecionar 100%
LST
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 41/52)
Processo incapaz
Distribuição
dos itens
produzidos
É necessário
inspecionar 100%
O processo produz
muitos itens fora
da tolerância
LIT
LST
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 42/52)
Índice de capacidade de um
processo

Para processos centrados
LIT
LST  LIT
CP 
6 sP
CP
LST
LIT
sP
é
é
é
é
LST
XP
o índice de capacidade do processo
o limite superior da tolerância
o limite inferior da tolerância
uma estimativa do desvio padrão do processo
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 43/52)
Índice de capacidade de um
processo

Para processos descentrados
LIT
C PK
 LST  X P X P  LIT
 min 
,
3 sP
 3 sP
CPK
LST
LIT
sP
XP
é
é
é
é
é



LST
XP
o índice de capacidade do processo
o limite superior da tolerância
o limite inferior da tolerância
uma estimativa do desvio padrão do processo
uma estimativa
do valor médio do processo
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 44/52)
Controle de qualidade 100% ou por
amostragem?
Valor de CP ou CPK
Freqüência do controle de
qualidade
≥ 1,33
por amostragem
< 1,33
100%
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 45/52)
9.5
Posicionamento do controle de
qualidade
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CQ no final do processo
CQ
matéria
prima
Processo produtivo
retrabalho?
cliente
refugo
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 47/52)
CQ no final do processo

Aspectos positivos



Menor investimento inicial
Menor custo da qualidade
Aspectos negativos


Maior custo da não-qualidade
Mais difícil realimentar o processo
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 48/52)
CQ entre etapas do processo
processo produtivo
matéria
prima
Etapa
1
CQ
OK
Etapa
2
CQ
OK
Etapa
3
CQ
OK
Etapa
4
CQ
OK
cliente
CQ
OK
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 49/52)
CQ entre etapas do processo

Aspectos positivos



Menor custo da não-qualidade
Melhor controle sobre todo o processo
Aspectos negativos


Maior investimento inicial
Maior custo da qualidade
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 50/52)
CQ dentro do processo
sensor superior
rebolo
sistema de
avanço do
rebolo
eixo
sensor inferior
sinal de medição
controlador do
sistema de avanço
do rebolo
sinal de atuação
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 51/52)
CQ dentro do processo

Aspectos positivos



Índice de refugo praticamente zero
Mínimo custo da não-qualidade
Aspectos negativos


Maior investimento inicial
Maior complexidade
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 9 - (slide 52/52)