FMEA - USINAGEM

ILHA SOLTEIRA

XII Congresso Nacional de Estudantes de Engenharia Mecânica - 22 a 26 de agosto de 2005 - Ilha So lteira - SP Paper CRE05-PF16

FMEA APLICADO NO PROCESSO DE USINAGEM DE DISCO DE FREIO Silvia M. Macedo, Jurandir J. Nardini e Modesto H. Ferrer FUMEP Fundação Municipal de Ensino de Piracicaba, EEP – Escola de Engenharia de Piracicaba AV: Monsenhor Martinho Salgot, 560, Bairro Areião, CEP 13414-040, Piracicaba, SP E-mail para correspondência: [email protected]

Introdução Entende-se por problema o “desvio entre uma situação ideal (resultado esperado) e uma situação real (resultado obtido)”. Para empresas e organizações em geral identificar problemas não é uma tarefa difícil, pelo contrário na maioria das vezes é obvio e claro. Com isso muitas organizações empenham seus esforços na detecção e correção de falhas, e pouca importância é dada a prevenção de falhas. Porém se analisarmos verificamos que temos problemas devido a falta de ações preventivas no passado. (Manual MB&A, 2004). Atuar de forma preventiva, é o primeiro passo para conseguirmos uma busca cada vez maior pela melhoria contínua, sendo este um diferencial para que as empresas consigam sobreviver no mercado, tendo um produto competitivo, atendendo desta forma as exigências do mercado e seus clientes. Para isso as organizações estão aplicando cada vez mais técnicas e metodologias com base estatísticas objetivando a prevenção, detecção e controle de falhas nos projetos, processos e sistemas, co m isso utiliza-se o FMEA (Failure Mode and Efects Analysis Efects Analysis - Analises de Modos de Falhas e Efeitos) como uma ferramenta vital na prevenção de falhas atuando dentro de programas de qualidade e confiabilidade. Objetivo O objetivo deste estudo é demonstrar que através de uma ferramenta eficaz como FMEA, conseguiremos obter níveis cada vez mais altos de qualidade, permitindo desta forma que projetos, processo e sistemas atinjam índices de confiabilidade cada vez mais altos. Verificamos que para as empresas o número de modificações pós-lançamentos, a falta de padronização dos processos, os retrabalhos, a perda de contratos de vendas, perda de aquisição de novos produtos geram um custo muito alto impedindo desta forma o seu bom desenvolvimento e a obtenção de lucro (Manual MB&A, 2004). Desta forma verificamos neste estudo que é possível demonstrar para diversas empresas, que esta ferramenta deve ser considerada na verdade como um investimento inicial, e que se realizado de uma forma eficaz pode gerar em um futuro próximo uma redução de custo significativo em seus processos e sistemas devido às reduções de falhas, sendo esta redução revertida em um produto com qualidade e valor atrativo para os clientes. Metodologia A metodologia deste estudo foi obtida através de referências bibliográficas e estudo de caso, no qual refere-se à aplicação dos conceitos de FMEA para revisar e melhorar o processo de usinagem de discos de freio em uma determinada empresa. Para isso reuniu-se uma equipe composta de engenheiro de processo (moderador), engenheiro de qualidade, engenheiro de produção, auditor de qualidade, manutenção e operador de produção, ficando claro para a equipe que o FMEA de processo não se apóia em modificações de projeto para eliminar deficiências de processo, mas cuida das características significativas do produto para assegurar que este seja construído conforme desenho (Palady,1997). Com esta informação o FMEA de processo foi iniciado com o estudo do fluxograma do processo, exibido na Figura 1, indicando em cada operação as características dos produtos produzidos. Para alinhar as informações sobre o processo, fez-se uma explanação sobre as operações realizadas na usinagem do disco de freio, na qual foi descrita no item seguinte. Operações realizadas na Usinagem do Disco de Freio O processo inicia-se com o abastecimento manual do fundido cujo o peso bruto é de 13 quilogramas, o operador retira o fundido de um box de madeira e coloca-o em cima de uma esteira automática, onde é conduzido através de um eixo Q, até a posição de usinagem.

Fluxograma de Processo - Usinagem Disco de Freio

Abastecimento

Torneamento (Desbaste)

Torneamento (Desbaste)

Torneamento (Acabamento)

Torneamento (Acabamento)

Torneamento (Acabamento)

Torneamento (Acabamento)

Furação

Furação

Operação 20

Balanceamento

Balanceamento

Operação 30

Operação 10

Operação 40

Retifica

Lavatriz

Operação 50

Equipamento de Medição (Marposs)

Operação 60

Operação 70

Jateamento

Lavatriz

Lavatriz

Pintura Geomet

Embalagem

Expedição

Operação 80

Operação 90

Operação 100

Operação 110

Figura 1 – Fluxograma de Processo

A operação 10, compreende o processo de torneamento completo, ou seja, dois centros de usinagem executam o torneamento de desbaste e quatro centros de usingem executam o processo de acabamento conforme as medidas solicitadas no desenho do produto.

Após a operação de torneamento o disco é conduzido através de uma esteira automática, até o momento que o operador o retira da esteira e o coloca em um centro de usinagem para executar o processo de furação, operação 20. Ao se finalizar esta operaç ão, o disco de freio segue o processo, dando-se inicio a operação 30, ou seja, operação de balanceamento, que é realizado em duas balanceadoras automáticas. A operação 40, consiste em retificar o disco de freio a fim de atingir as medidas e rugosidades exigidas pelo cliente. Na operação 50 a peça retificada é lavada em uma solução especial, anti-corrosiva e protetiva, visto que o material usinado composto de ferro fundido. Na operação 60 faz-se todas as medições necessárias, onde verifica-se se a peça encontra-se dentro do especificado. O objetivo da operação 70, é realizar o jateamento na parte interna do disco, onde provoca-se uma rugosidade alta, para que seja acionado o freio de estacionamento (“freio de mão”). Novamente lava-se o disco na operação 80, para prepara-lo para operação seguinte, onde a peça será pintada com uma tinta protetiva chamada geomet, o processo de secagem é feito através de indução eletrostática. Finalizando o processo, tem-se na operação 100 a embalagem, onde coloca-se um palet de madeira como suporte, papelão e um plástico apropriado envolvendo as camadas de discos.

Causas, Modos e Efeitos de Falha do Disco de Freio Os membros da equipe utilizaram um formulário padrão da empresa figura 2, onde foram listando em

todas as operações os possíveis modos de falhas, em seguida as possíveis causas e seus efeitos. Após analise dos efeitos estes foram classificados com índices de severidade, os modos de falha e causas foram classificados conforme documentos de ocorrência e detecção fornecidos pelo sistema de qualidade. Foram gerados índices classificados de 1 a 10, sendo quanto maior o índice pior a situação (Helmam, 1995). O produto da severidade, ocorrência e detecção geraram um NPR (número de prioridade de risco), como se trata de usinagem de discos de freio, considerado um item de segurança nos automóveis, a empresa assumiu um valor NPR de 32. Como este processo de usinagem obtinha uma série de problemas, tais como layout impróprio, fadiga de operadores devido a peso do disco usinado, problemas em máquinas devido à falta de manutenção preventiva e peças acumuladas em caixas possibilitando a oxidação, diante destes fatores todos os índices atingiram valores altos e consequentemente a maioria dos NPR ultrapassaram 32, este cenário gerou inúmeras ações recomendadas para conseguir solucionar os problemas estruturais, pois a principal finalidade destas ações era diminuir ou eliminar a ocorrência das falhas. Para o nosso estudo, analisaremos alguns modos de falha da operação 40 (retifica), como “rugosidade da pista frenante acima e abaixo do especificado”, “distância entre a pista externa de frenagem e face interna de montagem acima e abaixo do especificado”, “paralelismo da pista externa de frenagem com face interna de montagem acima e abaixo do especificado”, para estes modos de falha a equipe identificou que as principais causas, são desgaste excessivo da ferramenta (rebôlo), rebôlo não dressado, set-up incorreto, alteração do programa de usinagem, sujeira (cavaco) entre a peça e o dispositivo. Diante destes modos de falha, os efeitos encontrados foram, travamento do freio, desgaste excessivo da sapata de freio, no caso de rugosidade abaixo do especificado gera um escorregamento do freio, resultando aumento da distância de parada , torque residual gerado pela variação de espessura resultando em frenagem rustica. As ações recomendadas para tais problemas foram, implementar instruções de set-up, definir vida útil da ferramenta configurando a máquina para parada automática, inspeção 100% através de sistema de medição (operação 60), implantar manutenção preventiva, implementar sistema de sopro automático nas castanhas dos tornos impedindo que as peças sigam o fluxo com cavacos.

Sistema

FMEA Nº

Componente

Análse do Efeito e Modo da Falha Potencial 

Processo

111

Ver Nº Ref.Base & Ver Nº

(Sistema / Produto / Processo)

Produto/Processo Resp.

José. X

DataChave

01.08.2004

PreparadoPor

Antonio. Y

Departamento:

WXY

Loc. Fabric.

XXX

FMEA Data (Orig)

01.08.2004

Ano do Modelo(s)/Veiculo

LX

FMEA Data (Rev)

Equipe Principal:

Peça Número

204.262.325 Ações Resultantes

ItemProjeto Função Processo/  Função Projeto Requisitos Processo

40 - Retificar peça usinada

Modo de Falha Potencial

Efeito(s) Potencial de Falha

Rugosidade das pistas frenantes abaixo do especificado

Escorregame nto do freio, resultandono aumento de parada

    e Causa(s)      d     a     e     s Potenciais /       d      i     r     s     a     e      l     v       C Mecanismo     e de Falhaa       S

7 SC

Set-up incorreto

Referenciame nto do rugosimetro

    a      i     c     n     e     r     r     o     c O

3

Controlesdo Projeto/  Prevenção Processo Atual

    o      ã     ç      N     c     e      P      t     e      R D

Rugosimetro

5 105

Responsabili Ações dades & Data Recomendadas de Conclusão doObjetivo

Implementar intrução de set-up

Ações Tomadas

    a     e      i      d     c     o     a     n      ã      d     e     ç      i     c      N     r     e     r      t     e      P     e     r     v     o     e      R     e     c      D       S       O

7

1

5 35

Implementar sistemática de controle de referênciamento do rugosimetro.

Figura 2 – Formulário FMEA

Estratégia de Melhoria Depois de identificadas as preocupações, deve-se considerar primeiro: tentar eliminar o modo de falha. Segundo: minimizar a severidade da falha. Terceiro: reduzir a ocorrência do modo de falha. Quarto: melhorar a detecção. Esta estratégia busca fornecer uma ação corretiva completa para cada preocupação, em lugar de uma “solução” a curto prazo (Palady,1997). Embora os itens descritos no parágrafo acima, sejam as principais preocupações, não devemos limitar esforços de melhoria contínua da qualidade, para solucionar todos os problemas identificados no FMEA. Entretanto, as limitações associadas aos recursos disponíveis e custos devem ser equilibradas em relação ao número de preocupações abordadas simultaneamente. Uma estratégia de melhoria muito eficaz, é desdobrar o FMEA dentro da organização como mostra a figura 3, na fase um o treinamento inicial no FMEA, deve ser conduzido por um grupo selecionado dentro da organização. Este grupo terá responsabilidade de determinar e desenvolver os procedimentos e políticas de FMEA corretos para a organização. Na fase dois, deve-se concentrar os recursos do FMEA onde são necessários, resultando em aplicações bem sucedidas com retorno significativo. Antes do desenvolvimento dos FMEAs iniciais, o gerente de projeto deve garantir que recursos adequados estejam disponíveis. A seleção da equipe é outro fator importante, pois além dos membros da empresa, deve-se contar com a contribuição de fornecedores e clientes.

Fase 1

Fase 2

Fase 3

Fase 4

Treinamento Seletivo

Seleção do Projeto da Empresa

Revisão do Manual de FMEA da Empresa

Desenvolvimento do FMEA

Desenvolviment o de um Cômite Geral

Alocação de Recursos

Visão geral de Exigências/Especific ações

Avaliação da Eficácia do FMEA

Desenvolviment o dos Procedimentos da Empresa

Seleção da Equipe

Incorporação de FMEAs BemSucedidas ao Manual

Treinamento da Equipe Atribuição de Responsabilidade

Figura 3 – Modelo de Desdobramento do FMEA

A fase três, deve-se ter uma visão geral das necessidades e pré-requisitos para o desenvolvimento de um nível de compreensão funcional do projeto, processo ou serviço. Na última fase, a equipe conclui todo o planejamento necessário para FMEAs bem-sucedidas e adquiriu recursos suficientes para o desenvolvimento de FMEA. Após a implementação do programa de desenvolvimento, o membro da equipe responsável pela atualização do FMEA, deve acompanhar os custos de falhas associados ao programa durante um período representativo de tempo. A diferença ou a redução no custo de falha menos o custo de desenvolvimento do FMEA é um dos benefícios mensuráveis dos FMEAs eficazes, que deve ser incluído em um manual de exemplos de FMEAs bem sucedidos internamente na organização.

Resultados Os resultados obtidos com a realização do FMEA foram muito positivos para a empresa em questão, pois o produto analisado continha um FMEA existente, porém extremamente pobre e com uma análise um tanto quanto superficial das falhas, com isso este processo foi sofrendo com o surgimento de diversas falhas, gerando uma série de retrabalhos, afastamento de operadores devido a doenças ocupacionais, iminências de paradas de linha nos clientes, custos altíssimos com frete aéreo para atender as entregas e redução nos volumes de produção. Através das análises feitas com a equipe do FMEA, conseguiu-se identificar aproximadamente 400 modos de falhas, encontrando-se apromoximadamente três causas para cada modo, gerando um total de 1250 causas. Como o disco de freio trata-se de item de segurança, cerca de 70% do NPR ultrapassou o valor de 32 estipulado pela empresa, com a aplicação de 60% das ações recomendadas conseguiu-se diminuir em um período de seis meses (outubro 2004 a abril 2005) cerca de vinte por cento da quantidade refugada, que era o grande vilão, pois como as maiorias das peças eram refugadas não se conseguia atingir o volume necessário para atender o cliente, com isso gerava-se um número muito alto de horas-extras, gastos excedentes com

insertos e desgastes dos equipamentos devido o fato de as máquinas não pararem no tempo correto para manutenções preventivas.A figura 3 abaixo demonstra a redução de refugo. Produção X Refugo - Out/2004 à Abr/2005 2000 1680

1600

1590

1530 1430

1380

1400

1450

Produção Discos Usinados Refugo

  s   a 1200   ç   e    P    d 800    t    Q

400

350

305

294 150

102

96

91

0 Out

Nov

Dez

Jan

F ev

Mar

Abr

Meses

Figura 1 – Produção X Refugo

Conclusão Podemos concluir com este estudo, que para conseguirem-se resultados positivos com a formulação de uma equipe de pessoas cujo objetivo comum é tornar um produto mais confiável possível para seu cliente, eliminando-se desta forma as possíveis falhas, é preciso que as ações recomendadas pela equipe do FMEA sejam aplicadas de forma eficaz. Desta forma conseguirá resultados satisfatórios a médio prazo, entretanto é preciso analisar as possibilidades financeiras de cada empresa, para que dentro do seu planejamento de custo seja possível colocar estas ações em prática, ou seja, nada adianta formular uma ação recomendada para implantar um sistema robotizado sendo que está fora da realidade da empresa. Outro fator que pode melhorar a redução de falhas é a multiplicação do conceito FMEA dentro da área produtiva, ou seja, é preciso que este conceito saia das salas de reuniões e abranja desde o operador de máquina até os cargos direcionais, para que possam ter uma visão critica de seu produto, processo ou sistema, deixando mais eficiente e confiável. Referências Bibliográficas Helmam, H., Andery P.R.P., “Analise de Falhas (Aplicação dos Métodos de FMEA – FTA)”, - Belo Horizonte, MG, Fundação Christiano Ottoni, Escola de Engenharia de UFMG, 1995.

Manual MB&A “FMEA Analise dos Modos de Falhas e Efeitos”, Janeiro 2004. Palady, P., “FMEA Análise dos Modos de Falha e Efeitos”, Editora IMAM, São Paulo, SP, 270p.,1997.