CAPÍTULO 3 – MÉTODO DE PESQUISA
3.2 TRAJETÓRIA METODOLÓGICA
3.2.1 Procedimentos para a definição do modelo conceitual
Primeiramente, elaborou-se a problemática do estudo com base na relevância do tema abordado para a economia brasileira, tendo em vista a lacuna ainda encontrada nos registros acadêmicos. Posteriormente, foi realizada uma intensa busca nas diversas fontes de pesquisa para montar o alicerce teórico necessário acerca das ferramentas estatísticas principais utilizadas no modelo - DOE e CEP; do panorama geral das micro e pequenas empresas brasileiras e das características advindas da cooperação “universidade-empresa”.
A montagem do modelo conceitual foi definida a partir das principais contribuições de diversos autores sobre o tema. Para a realização desta etapa da pesquisa, utilizaram-se inicialmente os descritores “controle estatístico de processos”, “projeto de experimentos” e “integração”, bem como os seus sinônimos nos idiomas: português e inglês, os quais foram colocados em várias combinações nas bases de dados Portal de periódicos Capes16 e Scopus Database17; como também foi realizada pesquisa no Google Acadêmico.
Desta forma, foram selecionados 14 trabalhos científicos, os quais foram lidos na íntegra, sendo 12 artigos publicados em revistas internacionais e 2 dissertações de mestrado nacionais, sobre temas relacionados à melhoria de produtos e/ou processos por meio da integração de ferramentas estatísticas, com foco em DOE e CEP. Vale salientar que os trabalhos selecionados merecem destaque por terem tido participação direta da elaboração do modelo conceitual, o qual foi estruturado a partir das principais contribuições de cada autor; entretanto para montar o aporte teórico deste estudo foram consultadas diversas outras fontes de autores.
No tocante a pesquisa, percebeu-se um aspecto recente do interesse da comunidade científica a respeito deste tema, visto que as primeiras publicações ocorreram no final da década de 80 e apesar de haver vários registros da aplicação combinada destas ferramentas, poucos autores abordaram essa integração segundo um modelo estruturado e sistematizado.
16O Portal de Periódicos da Capes consolidou-se como uma das maiores bibliotecas virtuais do mundo,
disponibilizando mais de 37 mil publicações periódicas, internacionais e nacionais. Uma das suas maiores vantagens é permitir o acesso a mais de 100 outras bases de dados que reúnem desde referências e resumos de trabalhos acadêmicos e científicos até normas técnicas, patentes, teses e dissertações dentre outros tipos de materiais, cobrindo diversas áreas do conhecimento (CAPES, 2016).
17 Conforme o seu site de acesso, a base de dados do Scopus, em termos de resumos e citações, é a maior da
literatura revista: revistas científicas, livros e anais de conferência. Apresentando uma série de ferramentas inteligentes, além de várias possibilidades para filtrar e direcionar a pesquisa de forma simplificada. Esta base permite o acesso a mais de 21.500 revistas e journals, dos quais 4.200 são de livre acesso; mais de 100.000 livros; 7,2 milhões de artigos de conferência em inúmeros eventos distribuídos em todo o mundo, além de mais de 27 milhões de patentes (SCOPUS, 2016).
Devido a esse aspecto não houve limitação no tempo durante a triagem dos trabalhos, com vistas a avaliar a evolução desse tema até os dias atuais.
Para compreender melhor os trabalhos que despertaram interesse em meio ao escopo desta pesquisa, foram coletadas as principais características, as quais estão dispostas na Tabela 3: título do trabalho, tipo de documento, autores, ano, periódico (para o caso dos artigos), objetivo da pesquisa, área onde o estudo foi aplicado, tipo de pesquisa realizada e metodologia utilizada (dando enfoque as ferramentas de qualidade que foram aplicadas).
Com base na Tabela 3 pode-se observar que as pesquisas foram direcionadas para publicações na área de engenharia, gestão e/ou negócios, de modo que retratassem estudos baseados na melhoria de produtos e/ou otimização de processos, de preferência de base industrial. Os artigos selecionados foram publicados em revistas variadas, sendo que apenas as revistas “Quality Engineering” e “Journal of Manufacturing Technology Management” tiveram mais de uma de suas publicações selecionadas. O mesmo se aplica aos autores das publicações, mostrando que não há uma tendência desse tema para um único tipo de pesquisa e/ou autor.
Com relação ao tipo de estudo, a grade maioria se concentra em pesquisas bibliográficas e estudos de caso para a aplicação das ferramentas de qualidade. Dentre essas, apesar do direcionamento dado às buscas nas técnicas de CEP e DOE, outras ferramentas de melhoria de qualidade foram sugeridas pelos autores como forma de uso integrado, sendo as mais citadas: diagrama de causa e efeito, QFD, FEMEA, brainstorming, gráfico de pareto, análise de capacidade e seis sigma, as quais foram destacadas anteriormente no quadro 1, seção 2.4.2.
Com base nos trabalhos dispostos na Tabela 3, percebe-se que os estudos que mais se assemelham ao escopo desta pesquisa são dos autores Thomas e Barton (2006) e Thomas, Barton e Chuke-Okafor (2009), sendo este último uma evolução do trabalho anterior realizado em 2006. Vale destacar que apesar da última versão apresentada pelos autores ter sido publicada a mais de seis anos, a metodologia proposta vem sendo aplicada com sucesso em várias MPEs e seus estudos são bastante citados por autores contemporâneos. Em uma consulta realizada no Google acadêmico constatou-se que os trabalhos de 2006 e 2009 foram citados por 73 e 105 trabalhos científicos, respectivamente. Sendo que entre o período de 2015 e 2016, a versão mais recente (2009) foi citada em 28 estudos diferentes, dentre os quais 22 são artigos publicados em journals.
3.2.2 Procedimentos para a execução do estudo de caso
Com o desenvolvimento do modelo, a etapa posterior consistiu na sua aplicação em uma empresa de pequeno porte de razão social “Big Bag do Nordeste", situada no município de São José do Mipibu, estado do Rio Grande do Norte, região metropolitana de Natal. A escolha desta empresa ocorreu de forma intencional, não probabilística.
O estudo de caso foi realizado almejando, além da verificação do modelo de forma aplicada, mostrar os benefícios advindos da parceria universidade-empresa. O relacionamento que foi estabelecido entre estas entidades pode ser enquadrado como “relações pessoais informais”, conforme a classificação de Bonaccorsi e Piccaluga (1994), visto que não foi estabelecido um acordo formalizado entre as partes envolvidas, sendo este definido com base numa relação de respeito e confiança mútua. Diante desse cenário, o compartilhamento das informações sucedeu em várias situações mediante meios informais.
Na etapa preliminar da aplicação do modelo foram desenvolvidas técnicas como
brainstorming, mapeamento de processo e gráfico de causa e efeito como forma de conhecer
detalhadamente o processo estudado, a fim de identificar o problema caracterizado como prioritário para o processo e suas possíveis causas, as quais serviram de base para a determinação da variável resposta, os parâmetros de controle e seus níveis.
Na sequencia, realizou-se um experimento fatorial Split-Plot com restrição na aleatorização, 2³ x 2² com repetição e réplica, totalizando 128 amostras, as quais foram elaboradas, desde o corte à costura das peças, no período entre 2 e 10 de março de 201618. Sobre estas amostras, desenvolveram-se testes de cunho destrutivo, realizados no dia 16 de março de 2016, sendo estes desenvolvidos no laboratório de engenharia têxtil da UFRN, os quais serão descritos mais detalhadamente no capítulo 5.
Para a análise de variância dos resultados do experimento (ANOVA) e determinação dos parâmetros de entrada para a aplicação do CEP, utilizou-se o software Minitab 17, o qual gerou os gráficos dos efeitos principais e das interações que foram significativas ao nível 5% de significância. Por fim, uma proposta de monitoramento via gráficos de controle foi sugerida a fim de garantir que as variáveis de saída sejam mantidas sob controle estatístico.
Em virtude de dificuldades enfrentadas para monitorar o processo na prática – problemas com as coletas iniciais, prazo para a finalização da pesquisa e o contexto atual em
18Vale destacar, que essa mesma coleta já havia sido executada 2 vezes nos meses de setembro e dezembro de
2015, todavia, apresentaram problemas durante o seu desenvolvimento, os quais comprometeriam os resultados da análise, necessitando dessa forma de uma nova coleta.
que se encontra a empresa, caracterizado por uma queda brusca no volume de produção – a proposta para a aplicação do CEP foi elucidada neste trabalho de forma conceitual.
Título Tipo de documento
Autores e
Ano Periódico Objetivo
Área(s) de aplicação Tipo de Pesquisa Metodologia 1
The use of statistical process control and design of experiments in product and
process improvement Artigo de revista Montgomery, 1992 IIE Transactions
Este artigo revisa alguns desenvolvimentos recentes em técnicas para melhoria de qualidade, de cunho estatístico, com base na
observação passiva (CEP), ou análise de experimentação direta (DOE) em produtos e
processos. Engenharia/ Negócios, gestão Pesquisa Bibliográfica
Revisão de CEP e DOE e proposta de integração
2 Operating frameworks for statistical quality engineering
Artigo de revista Goh, T. N., 2000 International Journal of Quality & Reliability Management
Fornecer uma visão sucinta de ideias estatísticas, ferramentas e atividades em um contexto industrial, por meio da apresentação de três quadros para a excelência da qualidade.
Engenharia/ Negócios, gestão Pesquisa Bibliográfica Proposta de três quadros para o uso integrado de ferramentas estatísticas da
engenharia da qualidade
3
Estabilização de processos: um estudo de caso no setor de
pintura automotiva
Dissertação de mestrado
Pierozan, L.,
2001 Não se aplica
Estabelecer um modelo conceitual para a estabilização de processos através do uso integrado de ferramentas de engenharia de
qualidade. Engenharia/ Negócios, gestão Pesquisa Bibliográfica/ Estudo de caso Proposta de integração: Desdobramento da qualidade (QFD), CEP, DOE e Padronização 4 Continuous Improvement Through Integration of Quality
Tools
Artigo de revista
Zhen He, Ershi Qi, Zixian Liu,
2002
Chinese Journal of Mechanical
Engineering (English Edition)
Este artigo busca abordar a necessidade, viabilidade e vantagens para integração de
ferramentas de qualidade para alcançar a melhoria contínua de qualidade, bem como apresentar um modelo para essa integração.
Engenharia/ Negócios, gestão Pesquisa Bibliográfica Proposta de integração: QFD, FMEA, DOE e CEP
5
Integrating Experimental Design and Statistical Control for
Quality Improvement Artigo de revista Nembhard, H. B., Valverde- Ventura, R., 2003 Journal of Quality Technology
Este artigo propôs uma metodologia para o uso combinado de DOE e gráfico de controle
Cuscore para controlar e monitorar um processo industrial sujeito a um esquema de
controle feedback. Engenharia/ Matemática/ Negócios, gestão Pesquisa Bibliográfica/ Estudo de caso Proposta de integração: DOE e gráfico de controle
Cuscore
6
Using Statistical Thinking and Designed Experiments to Understand Process Operation
Artigo de revista Leitnaker, M., Cooper, A., 2005 Quality Engineering
Este artigo utiliza uma série de quatro estudos de casos a fim de ilustrar o uso integrado de
controle estatístico de processos e experimentos planejados. Engenharia/ Negócios, gestão Estudo de multicasos
Uso integrado de CEP e DOE em 4 estudos de casos
7 Developing an SME based six sigma strategy Artigo de revista Thomas, A., Barton, R., 2006 Journal of Manufacturing Technology Management
Este artigo busca desenvolver um modelo integrado entre as ferramentas lean e seis sigma
para aplicação em processos industriais, com foco em MPE. Engenharia/ Negócios, gestão Pesquisa Bibliográfica/ Estudo de caso
Proposta de integração: Seis Sigma (DMAIC, Gráfico de
pareto, Brainstorming, Causa e efeito, DOE)
8 Control before conducting
Designed Experiments? revista 2008 Engineering
necessidade de controle estatístico para a realização de experimentos industriais é uma
afirmação equivocada.
Negócios,
gestão Bibliográfica conceitos de DOE
9
Estudio de La Variabilidad de Procesoenel Área de Envasado
de unProductoen Polvo Artigo de revista Díaz, E. et al., 2009 Información Tecnológica
Este artigo busca, por meio do uso de ferramentas estatísticas, otimizar a quantidade
de pó depositada em sacos na área de embalagem de uma indústria de processamento
de grãos e produtos em pó, de modo a atender as especificações das normas de qualidade
mexicanas. Engenharia/ Agricultura/ Negócios, gestão Estudo de caso Gráficos de controle, análise capacidade, brainstorming, diagrama de
causa e efeito e projetos fatoriais 25
10
Applying lean six sigma in a small engineering company – a
model Artigo de revista Thomas, A., Barton, R., Chuke-Okafor, C., 2009 Journal of Manufacturing Technology Management
Este artigo buscou desenvolver um quadro estratégico para o uso generalizado de seis
sigma nas PME.
Engenharia/ Negócios, gestão Pesquisa Bibliográfica/ Estudo de caso Proposta de integração: Seis Sigma (DMAIC,
Gráfico de pareto,
Brainstorming, Causa e
efeito, DOE, CEP) e Lean
11
An integrated framework of statistical process control and
design of experiments for optimizing wire electrochemical
turning process Artigo de revista Haridy, S., Gouda, S.A., Wu, Z., 2011 The International Journal of Advanced Manufacturing Technology
Este trabalho propõe um quadro integrado de SPC e DOE para executar os procedimentos experimentais e para investigar um modelo matemático confiável para otimizar o processo
WECT. Engenharia Pesquisa Experimental Proposta de integração: Metodologia de superfície de resposta; gráficos EWMA uni e multivariados;
Otimização multi-objetiva
12
Application of statistical process control technology and quality
tools in the process of series motor production Artigo de revista Zeng, Q.Y. et at., 2013 Advanced Science Letters
Este trabalho buscou melhorar a capacidade de um processo de produção de motor em série, usando ferramentas de controle estatístico de
processo e ferramentas de melhoria da qualidade. Engenharia/ Negócios, gestão Estudo de caso CEP (Estudo de capacidade), Brainstorming (Método tempestade); Diagrama espinha de peixe
(causa e efeito) e DOE
13
Uma aplicação do planejamento de experimentos e carta de controle em uma indústria de
cosméticos: ciclo DMAIC
Dissertação de mestrado
Godoy, C.,
2014 Não se aplica
Oobjetivo deste trabalho foi propor uma abordagem detalhada de implementação do Ciclo DMAIC para a Melhoria da Qualidade
num dos processos de uma indústria de cosméticos. Engenharia/ Negócios, gestão Pesquisa Bibliográfica/ Estudo de caso
DMAIC (gráfico de pareto, carta de projeto, diagrama de causa e feito, análise dos 5 porquês, matriz de esforço x impacto); CEP e DOE
14
Advancement of Experimental Procedure for SPC Implementation: A Step Ahead
to Optimization as applied in Process Industries Artigo de revista Soni, P., Somkunwar, V., 2016 Global Journal of Engineering, Science & Social
Science Studies
Este trabalho buscou implementar técnicas de CEP, por meio do auxílio do DOE, a fim de
melhorar o desempenho de um processo de moagem tornando-o mais capaz (aumento na
capacidade do processo). Engenharia/ Negócios, gestão Estudo de caso
CEP (estudo de capacidade, gráficos de controle), DOE
CAPÍTULO 4 – MODELO CONCEITUAL
Este capítulo elucida a proposição de um modelo para a aplicação combinada de ferramentas estatísticas com o propósito de resolver problemas de qualidade em atividades de manufatura, com foco em experimentos planejados e monitoramento via gráficos de controle. Para poder atender as micro e pequenas empresas (público-alvo desta pesquisa), buscou-se elaborar um modelo de fácil entendimento, que utiliza uma abordagem simples de DOE19, além de outras ferramentas de melhoria de qualidade de fácil entendimento e aplicação, de modo a fornecer o suporte necessário a uma aplicação eficiente de DOE e CEP.
O desenvolvimento desta metodologia baseou-se na análise detalhada de 14 trabalhos científicos, conforme descrito na seção 3.2.1. Mediante este estudo, foram coletadas as principais contribuições de cada autor para posteriormente concatenar essas ideias em uma metodologia que permitisse a sua implementação em qualquer tipo de operação industrial, em especial em MPEs. Suas etapas serão descritas segundo um guia “passo a passo”, de modo a garantir que a deficiência intelectual encontrada em grande parte destas empresas, principalmente quanto ao uso de ferramentas estatísticas, não seja um fator limitante para a execução do modelo.
A ideia central desta metodologia partiu dos estudos de Thomas e Barton (2006) e da sua versão mais atualizada, Thomas, Barton e Chuke-Okafor (2009). Tais autores propuseram um modelo de uso integrado de ferramentas da qualidade para aplicação em processos industriais, com foco em MPEs. Mesmo os autores focalizando em abordagens diferentes do cerne deste trabalho, como a implementação das metodologias seis sigma e lean, sua proposta principal se assemelha bastante com os objetivos desta pesquisa.
Em linhas gerais, a análise dos trabalhos selecionados trouxe várias contribuições conceituais ao modelo de integração de DOE e CEP, as quais merecem destaque:
A ideia de um comportamento cíclico, em que não existe uma etapa inicial padrão, podendo iniciar tanto pelo monitoramento, como pela experimentação (LEITNAKER e COOPER, 2005; BISGAARD, 2008);
A importância da aplicação de CEP e DOE integrada com outras ferramentas da qualidade como apoio nos processos de definição do problema a ser estudado e de
19Thomas, Barton (2006), reafirmado por Thomas, Barton e Chuke-Okafor (2009), alegaram que a complexidade
de aplicação das técnicas de DOE foi um dos motivos mais citados pelas MPEs pela sua resistência à aplicação de técnicas de melhoria de qualidade, como o seis sigma.
investigação das principais causas (fatores/níveis) deste problema (GOH, 2000; PIEROZAN, 2001; HE, QI e LIU, 2002; THOMAS e BARTON, 2006; DÍAZ et al., 2009; THOMAS, BARTON e CHUKE-OKAFOR, 2009; ZENG et al., 2013; GODOY, 2014);
Um estudo detalhado acerca do comportamento do processo atual, o qual pode ser realizado via mapeamento de processo e brainstorming, aumenta a eficiência da aplicação das ferramentas DOE e CEP (LEITNAKER e COOPER, 2005; THOMAS e BARTON, 2006; THOMAS, BARTON e CHUKE-OKAFOR, 2009; GODOY, 2014; SONI e SOMKUNWAR, 2016)
O entendimento acerca do controle estatístico de processos como uma ferramenta proativa, que pode ser empregada não só para controlar e manter o processo atual, como também para investigar as causas das variações (LEITNAKER e COOPER, 2005; DÍAZ et al., 2009; ZENG et al., 2013);
A importância de uma análise de capacidade do processo antecedente à aplicação do CEP, como forma de garantir que ganhos adicionais ao processo sejam obtidos (PIEROZAN, 2001; DÍAZ et al., 2009; ZENG et al., 2013; SONI e SOMKUNWAR, 2016);
A aplicação CEP deve ser realizada em duas fases distintas: na primeira são calculados os limites de controle com processo em estado de controle estatístico; e na segunda ocorre o monitoramento efetivo do processo (GODOY, 2014; SONI e SOMKUNWAR, 2016);
A importância da natureza de feedback das informações como forma de aumentar a eficiência do processo de melhoria contínua de qualidade (NEMBHARD e HE, QI e LIU, 2002; VALVERDE-VENTURA, 2003; THOMAS e BARTON, 2006; THOMAS, BARTON e CHUKE-OKAFOR, 2009);
Para a concepção do modelo de integração enumerou-se uma série de etapas, as quais podem ser enquadradas em quatro fases distintas: fase preliminar, estudo experimental, análise da capacidade do processo e monitoramento do processo. Estas etapas estão ilustradas de forma resumida na Figura 10, sendo descritas ao longo deste capítulo. Neste trabalho, devido a algumas limitações impostas durante a pesquisa, a aplicação do estudo de caso será realizada efetivamente apenas até a segunda fase, sendo as demais retratadas de forma conceitual.
Figura 10 - Mapeamento das etapas para a implementação do modelo proposto Fonte: Autora (2016)
Como este processo de integração não apresenta uma etapa fixa como ponto de parte de partida, conforme abordado na seção 2.3.1, sua implementação pode ocorrer em duas circunstâncias distintas:
Durante a fase de projeto de produto/processo (DOE CEP): Nesta fase deve-se fazer uso do projeto de experimentos para determinar a configuração ideal de um dado produto e/ou processo e assim, elucidar as características de qualidade mais significativas para o posterior monitoramento do processo.
SIM Identificação das
causas dos problemas
Priorização dos fatores mais importantes (Brainstorming) Descrição das características do experimento Condução do experimento Análise dos resultados Definição da configuração ideal Implementação das mudanças sugeridas no processo
Cálculo dos limites de controle (Etapa I) Processo capaz? Delineamento do Problema - Feedback do cliente/serviço - Brainstorming Monitoramento do processo (Etapa II) Processo estável? SIM Verificação dos resultados com o real
Cálculo da capacidade do processo As ca usa s podem ser fa cilmente identifica da s e elimina da s? Eliminar as causas especiais SIM NÃO NÃO NÃO P lan ej am en to d e E xp er im en tos - D O E C on tr ol e E st at ís tic o d e P roce ss os - C E P 1- Objetivos do experimento; 2- Variável resposta; 4- Fatores de controle e seus níveis; 5- Fatores de ruído; 6- Tratamentos; 7- Princípios da experimentação; 8- Matriz experimental; 9- Sistema de medição; 1- Mapeamento do processo-chave; 2- Brainstorming; 3- Diagrama de causa e efeito;
Durante a fase de fabricação (CEP DOE): Nesta fase o produto já está sendo manufaturado e monitorado por meio de gráficos de controle. Em um determinado