APLICAÇÃO DA
METODOLOGIA DoE
(Design of Experiments) EM
UM PROCESSO DE
FABRICAÇÃO DE
DIAFRAGMAS DE FREIO
Carlos Eduardo GEHLEN
Jordão GHELLER
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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
Saída: (Efeito)
Processo
Característica de qualidade do produto
Componentes
Insumos
Fatores Não-Controláveis
Fatores de Ruído
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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
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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?
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Objetivos
Determinar:
–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
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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)
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Etapas da Aplicação
1. Formação do
grupo de trabalho.
2. Identificação e
seleção das
variáveis de saída.
1- Formação do Grupo de Trabalho e identificação da necessidade de melhoria no
produto, processo ou serviço.
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.
3- Escolha dos fatores e seus níveis:
- Levantamento dos fatores; Organização dos fatores
- Classificação dos fatores; Priorização e seleção dos fatores
4. Planejamento do
procedimento
operacional.
- Definição dos níveis de cada fator selecionado
4- Planejamento do procedimento experimental:
5. Realização do
experimento.
- 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
6. Análise
estatística.
- Entrada de dados no Software
-6- Análise de resultados:
7. Relatório com
sugestões de
otimização.
- Análise de variância (ANOVA)
- Análise de comparações múltiplas (Tukey)
- Análise gráfica
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Parque Fabril
Certificações
Produtos
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Diafragma para Freios a Ar
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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
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Análise Ishikawa - Brainstorming
Material / Composto
Método
Temperatura
do composto
Elastômero
Tempo de descanso
(material)
do composto
Variação da viscosidade
Temperatura
do composto
dos rolos
Velocidade dos rolos
Variação da dureza
da calandra
do composto
Tempo de descanso
Variação das características
do calandrado
de vulcanização
Distância entre os rolos
Diâmetro dos rolos
Manutenção
Qualificação dos operadores
(métodos)
Medição
Precisão dos
medidores
Umidade do ar
Variação da
espessura
do
laminado
Rugosidade dos rolos
Paralelismo dos rolos
Folga na engrenagem
Máquina
Qualificação dos operadores
(medição)
Mão-de-Obra
Temperatura do
ambiente
Condições
Ambientais
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Análise Ishikawa – Classificação dos fatores
Fator de Ruído
Material / Composto
Elastômero
(material)
Método
Fator Controlável
Fator Não Controlável
Temperatura
do composto
Tempo de descanso
do composto
Variação da viscosidade
Temperatura
do composto
dos rolos
Velocidade dos rolos
Variação da dureza
da calandra
do composto
Tempo de descanso
Variação das características
do calandrado
de vulcanização
Distância entre os rolos
Medição
Precisão dos
medidores
Diâmetro dos rolos
Manutenção
Rugosidade dos rolos
Paralelismo dos rolos
Folga na engrenagem
Máquina
Qualificação dos operadores
(métodos)
Qualificação dos operadores
(medição)
Mão-de-Obra
Umidade do ar
Variação da
espessura
do
laminado
Temperatura
ambiental
Condições
Ambientais
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Priorização dos Fatores – Matriz de Comparação de Pares
Variação da
Viscosidade do
composto
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
Temperatura
do composto
Tempo de
descanso do
composto
Tempo de
descanso do
calandrado
Distância
entre os
rolos
Temperatura
dos rolos
SOMA
1
2
1
0
1
5
2
1
0
1
5
0
0
0
0
1
2
0
5
10
5
1
0
1
2
1
0
1
2
1
2
2
2
2
1
0
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Priorização dos Fatores – Matriz de Comparação de Pares
Variação da
Viscosidade do
composto
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
Temperatura
do composto
Tempo de
descanso do
composto
Tempo de
descanso do
calandrado
Distância
entre os
rolos
Temperatura
dos rolos
SOMA
1
2
1
0
1
5
O fator variação da viscosidade do composto foi descartado,
por
1 causa da dificuldade2de controlá-lo
1 durante0o experimento
1
5
0
0
0
0
0
1O fator variação
1 do tempo
2 de descanso do composto
0
foi1
o de menor influência
2descartado2por ser considerado
2
2
2
1
1
2
1
0
0
5
10
5
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Fatores e Níveis Utilizados
Definição dos Níveis
Temperatura do Composto
Tempo de Descanso do Calandrado
Temperatura dos Rolos
Distância entre os Rolos
<
>
Tempo
90°C
100°C
Baixo
1h
4h
Médio
40°C
50°C
1,10 mm
Alto
1,44 mm
Muito baixo
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Plano de Experimentos - Software
Nome da Variável de Saída
Espessura (mm)
N° do
Experimento
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
A
B
C
D
40 °C
40 °C
40 °C
40 °C
40 °C
40 °C
40 °C
50 °C
50 °C
50 °C
50 °C
50 °C
50 °C
50 °C
50 °C
50 °C
1 hora
1 hora
1 hora
1 hora
4 horas
4 horas
4 horas
4 horas
1 hora
1 hora
1 hora
1 hora
4 horas
4 horas
4 horas
4 horas
100 °C
100 °C
90 °C
90 °C
100 °C
100 °C
90 °C
90 °C
100 °C
100 °C
90 °C
90 °C
100 °C
100 °C
90 °C
90 °C
1,10 mm
1,44 mm
1,10 mm
1,44 mm
1,10 mm
1,44 mm
1,10 mm
1,44 mm
1,10 mm
1,44 mm
1,10 mm
1,44 mm
1,10 mm
1,44 mm
1,10 mm
1,44 mm
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Plano de Experimentos - Resultados
Nome da Variável de Saída
Espessura (mm)
N° do
Experimento
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
A
B
C
D
Resultado
40 °C
40 °C
40 °C
40 °C
40 °C
40 °C
40 °C
50 °C
50 °C
50 °C
50 °C
50 °C
50 °C
50 °C
50 °C
50 °C
1 hora
1 hora
1 hora
1 hora
4 horas
4 horas
4 horas
4 horas
1 hora
1 hora
1 hora
1 hora
4 horas
4 horas
4 horas
4 horas
100 °C
100 °C
90 °C
90 °C
100 °C
100 °C
90 °C
90 °C
100 °C
100 °C
90 °C
90 °C
100 °C
100 °C
90 °C
90 °C
1,10 mm
1,44 mm
1,10 mm
1,44 mm
1,10 mm
1,44 mm
1,10 mm
1,44 mm
1,10 mm
1,44 mm
1,10 mm
1,44 mm
1,10 mm
1,44 mm
1,10 mm
1,44 mm
1,39
1,51
1,32
1,62
1,40
1,50
1,42
1,69
1,37
1,52
1,38
1,47
1,37
1,54
1,38
1,47
Bins Indústria de Artefatos de Borracha Ltda.
Resultado da ANOVA
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Efeitos do Fator Distância entre os Rolos e suas Interações
Distância entre os Rolos
1,60
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.
1,60
Distância dos rolos (mm) x Temperatura do composto (°C)
1,60
1,55
1,50
90 °C
100 °C
1,45
1,40
1,35
1,30
Espessura (mm)
Espessura (mm)
1,55
Distância dos rolos (mm) x Temperatura dos Rolos (°C)
1,50
40 °C
50 °C
1,45
1,40
1,35
1,10 (mm)
1,44 (mm)
Distância dos rolos (mm)
1,30
1,10 (mm)
1,44 (mm)
Distância dos rolos (mm)
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Efeitos do Fator Temperatura dos Rolos e suas Interações
A Temperatura dos Rolos não
efeito significativo sobre a espessura.
influencia na espessura, quando a
temperatura do composto está a 100ºC.
Temperatura dos Rolos
Temperatura dos Rolos (°C) x Temperatura do
Composto (°C)
1,60
1,60
1,55
1,55
Espessura (mm)
Espessura (mm)
A Temperatura dos Rolos não tem
1,50
1,50
1,45
1,45
1,40
90
100
1,40
1,35
1,35
1,30
40 (°C)
50 (°C)
Temperatura dos Rolos (°C)
1,30
40 (°C)
50 (°C)
Temperatura dos Rolos (°C)
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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
Tempo de descanso do calandrado (h) x Temperatura dos rolos (°C)
1,60
Espessura (mm)
1,55
1,50
40 °C
50 °C
1,45
1,40
1,35
1,30
1 (h)
Tempo de descanso do calandrado (h)
4 (h)
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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
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Resultados
Problemas encontrados
Variações na espessura do
diafragma;
Excesso de rebarba;
Moldagem incompleta;
Desperdício de matéria-
prima;
Aumento do refugo;
Risco maior de produto não-
conforme.
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.
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Contatos
Carlos Eduardo Gehlen
[email protected]
51 3511 5000
Jordão Gheller
[email protected]
51 3589 4100
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