UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA
RAFAEL MATOS AWNI CEDRO
Ferramentas da qualidade como auxílio para avaliação e controle dos indicadores de qualidade de uma planta de revestimento de tubos
Lorena - SP 2019
RAFAEL MATOS AWNI CEDRO
Ferramentas da qualidade como auxílio para avaliação e controle dos indicadores de qualidade de uma planta de revestimento de tubos
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Escola de Engenharia de Lorena da Universidade de São Paulo como requisito parcial para conclusão da graduação em Engenheira Química.
Área de Concentração: Controle de Qualidade
Orientador: Prof. Dr. Geronimo Virginio Tagliaferro
Lorena - SP 2019
AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, PARA FINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE
Ficha catalográfica elaborada pelo Sistema Automatizado da Escola de Engenharia de Lorena,
com os dados fornecidos pelo(a) autor(a)
Cedro, Rafael Matos Awni
Ferramentas da qualidade como auxílio para
avaliação e controle dos indicadores de qualidade de uma planta de revestimento de tubos / Rafael Matos Awni Cedro; orientador Gerônimo Virginio Tagliaferro. - Lorena, 2019.
37 p.
Monografia apresentada como requisito parcial para a conclusão de Graduação do Curso de Engenharia Química - Escola de Engenharia de Lorena da
Universidade de São Paulo. 2019
1. Gestão da qualidade. 2. Revestimento de tubos. 3. Ferramentas da qualidade. I. Título. II.
RESUMO
O setor industrial de bens e serviços é bastante competitivo, ainda mais quando o assunto é petróleo e gás, dois insumos importantíssimos para a economia das nações, tanto pelo potencial energético quanto pelo comercial, com a venda do óleo cru, refinado e gás. Sendo assim, o controle dos processos produtivos dos setores que gravitam ao redor desses insumos é levado muito a sério para garantir a rentabilidade do produto ou serviço. Para isso, as empresas envolvidas se utilizam de diversas metodologias para eliminação de desperdícios, tais como, garantia da qualidade do produto, redução de custos e satisfação dos clientes. O revestimento de tubos de aço para transporte de gás e petróleo é um segmento de extrema importância e complexidade, pois seus produtos são submetidos a condições extremas de trabalho e qualquer falha pode acarretar perda de milhões de dólares em óleo e gás ou desastres ambientais de grandes proporções com perdas incalculáveis para o meio ambiente. O objetivo do trabalho é mostrar alguns dos contratempos que podem ocorrer na confecção do revestimento polimérico dos tubos, quais os processos utilizados para detecção, controle e melhoria desses problemas, utilizando-se de ferramentas da qualidade para tanto. Ao final deste trabalho, pode-se observar um ganho de mais de 30 horas produtivas mensais, correspondentes a um acréscimo de aproximadamente 1200 toneladas de aço processado e na diminuição de até 2% dos defeitos gerados, correspondentes a aproximadamente 600 toneladas de aço por mês a menos para retrabalhar ou reprocessar.
Palavras-chave: Revestimento de tubos de aço. Danos em revestimento. Revestimento polimérico em tripla camada. Ferramentas da qualidade.
LISTA DE EQUAÇÕES
Equação 1: Correlação trigonométrica... 31 Equação 2: Equação para distância 1... 31 Equação 3: Equação para distância 2... 31
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Configuração esquemática de um sistema de proteção corrosiva
multicamadas. ... 12
Figura 2: Exemplo da parametrização de defeitos. ... 13
Figura 3: Exemplo de Pareto de defeitos ... 15
Figura 4: Diagrama de Causa e Efeito ... 16
Figura 5: Danos mecânicos gerados por semestre ... 20
Figura 6: Amassamentos gerados por semestre ... 21
Figura 7: Diagrama de Causa e Efeito ... 22
Figura 8: Aparador de choque usado antes da modernização. ... 27
Figura 9: Estudo de impacto sobre o componente. ... 27
Figura 10: Modelo novo de aparador de choque com rolo e cobertura protetiva de poliuretano com dureza maior. ... 27
Figura 11: Evolução mensal de danos mecânicos no ano. ... 28
Figura 12: Quebra de bases movimentadoras por mês. ... 29
Figura 13: Pneus substituídos por mês. ... 30
Figura 14: Cálculo da angulação e posicionamento dos pneus e bases. ... 31
Figura 15: Padronização de pneus e nivelamento de bases movimentadoras. (A) Entrada da linha produtiva. (B) Linha que antecede a extrusão. ... 32
Figura 16: Troca de pneus após intervenção de manutenção. ... 32
Figura 17: Quebra de bases movimentadoras após intervenção de manutenção. ... 33
LISTA DE QUADROS
LISTA DE SIGLAS
ISO - International Organization for Standardization (Organização de padronização internacional, em tradução literal do inglês)
3LPE - Triple Layer Polyethylene Coating (Revestimento em tripla camada de polietileno)
API - American Petroleum Institute (Instituto Americano de Petróleo)
FBE - Fusion Bonded Epoxy (Epóxi ligado por fusão, tradução literal do inglês) SAW - Submerged Arc Welding (Solda por arco submerso)
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ... 10
1.1 Objetivos Específicos ... 10
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA... 11
2.1 Processo de conformação de chapas de aço em tubos ... 11
2.2 Revestimento de tubos (3LPE) ... 11
2.3 Sistema de controle da qualidade ... 12
2.4 Ferramentas da qualidade ... 13
2.4.1 Folha de Verificação ... 14
2.4.2 Diagrama de Pareto ... 14
2.4.3 Diagrama de Causa e Efeito (Ishikawa) ... 15
2.4.4 Plano de Ação 5W1H... 16 3 MATERIAIS E MÉTODOS ... 17 3.1 A Empresa ... 17 3.2 Método de Pesquisa ... 17 3.3 Coleta de dados ... 18 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 19
4.1 Divisão do estudo de caso ... 19
4.1.1 Preparação ... 19
4.1.2 Identificação da causa dos problemas... 19
4.1.3 Execução do projeto de melhoria ... 20
4.2 Análise do Diagrama de Causa e Efeito ... 21
4.2.1 Pessoal (Treinamento) ... 22
4.2.2 Pessoal (Desatenção) ... 22
4.2.3 Materiais (Ferramentas desatualizadas) ... 22
4.2.4 Materiais (Matéria-prima defeituosa) ... 23
4.2.5 Métodos (Jornada de trabalho excessiva) ... 23
4.2.6 Métodos (Falta de controle de qualidade) ... 23
4.2.7 Máquina (Equipamento antigo) ... 24
4.2.8 Máquina (Falta de manutenção) ... 25
4.3 Plano de Ação ... 25 4.4 Melhorias ... 26 4.4.1 Danos Mecânicos ... 26 4.4.2 Amassamento ... 28 5. CONCLUSÃO ... 35 REFERÊNCIAS ... 36
1 INTRODUÇÃO
O ambiente industrial está pautado pelo controle da qualidade dos serviços e produtos que são oferecidos por uma empresa. Essa preocupação não vem sem motivos, pois os processos industriais estão cada vez mais complexos e exigindo níveis muito altos de qualidade e confiabilidade.
Num segmento altamente competitivo, como na prospecção e transporte de petróleo e gás, seria natural pensarmos que todas as empresas envolvidas nesses projetos teriam um controle de qualidade apurado para garantir a satisfação dos clientes, um trabalho bem feito e reconhecimento no mercado. Tendo isso em mente, são utilizados padrões/normas ISO para produção de produtos e oferecimento de serviços, o que coloca as empresas em situação de equivalência com o mercado externo, estimulando assim o comércio entre essas partes de maneira justa e simplificada, pois ambas atendem as especificações em questão. (COSTA FILHO, 2011)
Quanto maior o dimensional do tubo, maior a quantidade de aço empregada na sua confecção e maior a massa final do tubo, o que pode levar a problemas logísticos e de qualidade do processo, pois as forças extremas provenientes da movimentação de toneladas de aço, acabam por danificar os componentes de movimentação utilizados na planta e o revestimento polimérico que confere aos tubos as propriedades desejadas pelo cliente. Propriedades como: resistência à corrosão, calor e impermeabilidade.
O projeto observou os defeitos de amassamento e danos mecânicos ao revestimento, que impactaram a produção da planta de revestimento em estudo.
1.1 Objetivos Específicos
Analisar a evolução dos indicadores da qualidade de uma planta de revestimento de tubos de aço.
Identificar as causas dos problemas na produção do revestimento de tubos com o auxílio das ferramentas da qualidade.
Propor melhorias e ações na linha de produção para eliminar os problemas encontrados e melhorar as condições de qualidade e produtividade.
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2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Processo de conformação de chapas de aço em tubos
O transporte tubular tem grande importância no cenário industrial. Uma das empresas líderes no segmento de tubos de aço, mais especificamente para a indústria do petróleo e gás, conforma tubos segundo normas estabelecidas pela API (American Petroleum Institute). Os tubos se dividem em dois tipos: tubos com costura, soldados ao longo do corpo do tubo, e sem costura, que são extrudados, respectivamente denominados na língua inglesa como welded e seamless.
O tubo que servirá de base para esse estudo é produzido pelo método SAW
(Submerged Arc Welding) Longitudinal (U-0-E), como explica Sorrija (2012, p.36)
SAW Longitudinal (U-O-E), em que a sigla SAW refere-se a Submerged Arc Welding, ou seja, solda por arco submerso – referente ao principal processo de solda utilizado no processo, Longitudinal pois a solda é feita na direção do comprimento do tubo, enquanto U e O referem-se às deformações as quais é submetida a chapa de aço (em forma de “U” e posteriormente em forma de “O”) e “E” refere-se à expansão à qual o tubo é submetido.
2.2 Revestimento de tubos (3LPE)
Para o transporte do petróleo e gás retirados das bacias petrolíferas, são necessários tubos que resistam as condições extremas de pressão e temperatura encontradas em grandes profundidades no oceano. O tipo de revestimento em questão neste trabalho é o revestimento em tripla camada de polietileno ou 3LPE – triple layer polyethylene, do inglês. Consiste em uma camada inicial de FBE -
fusion bonded epoxi, do inglês - que é utilizado como promotor interfacial de
aderência para os revestimentos isolantes em substratos metálicos, viabilizando uma maior adesão do sistema de revestimento e atuando como anticorrosivo barrando o contato de soluções aquosas (SALIBA, 2017).
Após a aplicação de FBE, é extrudada a segunda camada do revestimento, uma camada adesiva copolimérica, seguida pela camada final de polietileno, extrudada até se alcançar a espessura desejada. O tubo revestido tem excelente resistência mecânica, à corrosão, alta impermeabilidade e resistência dielétrica (TENARIS, 2018).
Na Figura X, temos um exemplo de como é feito o revestimento em tripla camada.
Figura 1: Configuração esquemática de um sistema de proteção corrosiva multicamadas.
Fonte: Serra (2018)
Após o revestimento dos tubos ser aplicado, é necessária a cura do polímero, que é resfriado com auxílio de “chuveiros” e mangueiras, que jogam água na superfície e dentro dos tubos revestidos, com o intuito de diminuir rapidamente a temperatura da camada polimérica e promover a cura do material. Nesta etapa após a aplicação ocorrem a maioria dos defeitos mecânicos, não relativos à aplicação do revestimento em si, mas à movimentação dos tubos na linha produtiva, que é hidráulica e faz o transporte dos tubos por meio de pneus em cima de bases soldadas no piso da planta.
Caso o resfriamento não seja suficiente, o próprio peso do tubo se encarrega de amassar o revestimento não curado e o contato do tubo revestido com os inúmeros componentes de movimentação em linha promove pequenos danos mecânicos, que removem o perfil de rugosidade da camada final de polietileno ou mesmo expõem o substrato ao ambiente.
2.3 Sistema de controle da qualidade
Pode-se definir a qualidade como atender e, se possível, exceder as expectativas do cliente. Pois é esperado que se produza um produto confiável, com alto desempenho, boa durabilidade e baixo índice de falhas (COSTA FILHO, 2011). A literatura segue essa linha, com Crosby (1988) pontuando que a qualidade se sintetiza no “atendimento as especificações” e Campos (2004) conceitua que seja
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um serviço ou produto, só terá qualidade assegurada se atender perfeitamente as especificações de forma confiável, acessível e no tempo certo.
Para a garantia da qualidade de seu aparato produtivo, a empresa X desenvolveu um sistema para o controle da qualidade que funciona tanto como uma base de dados, como ferramenta de rastreio dos produtos produzidos. O
software é utilizado pelos inspetores nos postos de inspeção da planta de
revestimento e consiste na categorização do revestimento como “perfeito”, ao que o revestimento é aprovado e o tubo transportado e armazenado para aguardar o envio ao cliente, ou em caso de defeitos no tubo que ultrapassem as especificações da obra em questão, ele é reprovado ou retrabalhado, ao que são adotados códigos de 4 ou 5 letras, como está exemplificado de maneira simplificada na Figura 1.
Figura 2: Exemplo da parametrização de defeitos.
Fonte: O autor.
Essa relação de defeitos pode ser consultada por período, pelo cadastro da obra no sistema – em caso de mais de uma obra por período, e por planta de revestimento. É com base nessa ferramenta que foram coletados a maioria dos dados que serão utilizados nesse estudo.
2.4 Ferramentas da qualidade
As ferramentas do controle da qualidade são essenciais para a identificação dos problemas que ocorrem no processo ou qualidade e para solucioná-los (BARBOSA, 2000).
*"KE" como indicativo de reprova do revestimento, seguido do código do defeito, no caso "dmc" para danos mecânicos.
*"RE" como indicativo de retrabalho do revestimento, seguido do código do defeito, no caso "dmc" para danos mecânicos.
K
E
D
M
C
São sete as ferramentas que podem ser usadas para o controle da produção e da qualidade do processo, são elas: diagrama de Pareto, diagrama de Ishikawa, fluxograma, diagrama de correlação ou dispersão, histograma, gráfico de controle e folha de verificação (CORRÊA, H. L.; CORRÊA, 2012). Porém, as ferramentas não trabalham ou resolvem problemas sozinhas, precisam de pessoas capacitadas para aplicá-las corretamente. Elas ajudam na tomada das decisões que de fato resolverão o problema ou que melhorarão a situação apresentada.
Neste estudo serão utilizadas apenas algumas das ferramentas da qualidade padrão e ferramentas de gestão, controle do processo produtivo, identificação e resolução de problemas.
2.4.1 Folha de Verificação
Conforme Werkema (1995), a folha de verificação é um formulário no qual os itens a serem examinados já estão impressos, com o objetivo de facilitar a coleta e o registro dos dados, ou seja, diminui o tempo necessário para a visualização e entendimento dos dados de interesse do leitor, permite uma transmissão imediata da informação e pode também servir de controle para mudanças de parâmetros de máquinas ou informe de situações extraordinárias.
Na prática, é com base nessas informações que após a troca de turnos, o operador terá conhecimento dos eventos ocorridos com cada item relacionado, ações tomadas e parâmetros de máquina adotados ao fim dos trabalhos do turno anterior, minimizando a chance de problemas de setup e de operação no posto.
2.4.2 Diagrama de Pareto
É uma ferramenta utilizada para identificação das fontes críticas responsáveis pela maioria dos efeitos de um problema. Esta vem na forma de um gráfico de barras que tem no seu eixo horizontal uma distribuição de probabilidades válidas que representam 100% das observações possíveis (PMI STANDARDS COMMITTEE, 2013).
A frequência dessas ocorrências é disposta de forma decrescente com o intuito de destacar os maiores problemas de um processo e facilitar a tomada de ação com base nos apontamentos da qualidade de um serviço ou produto produzido.
Na Figura 3, temos um exemplo do diagrama de Pareto que podemos gerar quando tratamos os dados colhidos de um sistema de qualidade fabril hipotético.
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Nele podemos ver a quantidade de desvios ocorridos de forma decrescente em formato de barras e horizontalmente a linha que reúne a porcentagem de observações. A análise da curva da porcentagem acumulada pode ser útil para a definição de quantos tipos de defeitos devem ser atacados, para que seja possível atingir certo objetivo de resultado. (ROTONDARO; MIGUEL; FERREIRA, 2005)
Fonte: O autor.
Este diagrama exemplifica o que o setor de qualidade enxerga ao tratar os dados provenientes da planta, nele pode-se observar as ocorrências por quantidade e frequência e direcionar os esforços para a resolução dos problemas de maneira mais inteligente.
2.4.3 Diagrama de Causa e Efeito (Ishikawa)
Também conhecido como “espinha de peixe”, pelo formato final da ferramenta, é usado como etapa inicial para entendimento das causas-raiz de um problema. O diagrama é preenchido conforme o investigador dos problemas se pergunta “Por quê?”, até identificar a causa-raiz acionável ou esgotar as possibilidades razoáveis que contribuíram para o aparecimento do problema em primeiro lugar (PMI STANDARDS COMMITTEE, 2013).
A ferramenta é de extrema importância, pois, acaba trazendo à luz do investigador situações que por vezes passam despercebidas num ambiente fabril de alta poluição sonora e complexidade de processos. Na Figura 3, temos o exemplo de um diagrama de causa e efeito.
Fonte: O autor.
2.4.4 Plano de Ação 5W1H
Será utilizada também a metodologia 5W1H para definição das ações a serem tomadas.
A metodologia consiste na resposta de perguntas que gravitam sobre a situação que se quer resolver e se utiliza das primeiras letras das palavras em inglês para:
What? (o que será feito?) Why? (por que será feito?) Where? (onde será feito?) When? (quando?)
Who? (por quem será feito?) How? (como será feito)
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Fazendo-se um checklist das possíveis causas que levaram à ocorrência do problema, suas possíveis causas-raizes (DA GRAÇA PORTELA LISBÔA; PENTIADO GODOY, 2012). A ferramenta será utilizada na forma de 1H, pois as informações relacionadas a custo (How much?) não serão abordadas.
3 MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 A Empresa
A Empresa X é referência no mercado mundial de tubulações para transporte de óleo e gás. Acumulando em seu portfólio obras como o Gasduc III, o gasoduto de maior diâmetro em operação atualmente no Brasil, os gasodutos do Pré-Sal e o Gasoduto Bolívia-Brasil.
A robustez da empresa se revela já na sua capacidade de produção, da ordem de 550 mil toneladas de tubos de aço produzidos anualmente, apenas na unidade produtiva em que foi conduzido este estudo de caso, na cidade de Pindamonhangaba – SP.
3.2 Método de Pesquisa
O presente projeto se classifica pelos seus procedimentos técnicos como um estudo de caso e possui abordagem qualitativa e quantitativa quanto ao tema abordado.
Uma pesquisa pode ter os seguintes objetivos: Conhecer a fundo um fenômeno ou desenvolver um novo entendimento sobre ele; apresentar informações sobre uma dada situação, grupo ou entidade; verificar a frequência com que algo ocorre ou como se liga a outros fenômenos; verificar uma hipótese de relação causal entre variáveis (SCHELLER, 2012).
A tendência dos estudos de caso é aclarar as razões que levaram às tomadas de decisão, como as ações foram implementadas e quais os resultados obtidos, por fim. (YIN, 2001)
O trabalho foi realizado buscando analisar como são feitas as indicações de qualidade, os tipos de defeitos gerados numa planta produtiva de revestimento de tubos de aço e como a gestão do processo com auxílio de algumas das ferramentas
da qualidade foi benéfica para tomada de decisões corretas para melhoria dos indicadores de qualidade e do processo como um todo.
O trabalho foi constituído por uma revisão teórica, com o intuito de ambientar o leitor ao tema, análise de algumas das variáveis que impactam no processo aqui descrito, de modo sucinto, e mostrar a estratégia de planejamento e condução dos eventos em caso de desvios da qualidade, do plano de ação e melhorias que foram pensados e implementadas, juntamente com a análise dos resultados obtidos e a conclusão, por fim.
3.3 Coleta de dados
A coleta dos dados para o estudo de caso foi realizada ao longo de 4 meses de produção em 3 turnos operativos, de segunda a sábado, com a planta rodando 24 horas/dia.
Para esta coleta, foram analisados os informes diários de produção fornecidos pelos chefes de cada turno da planta, relatórios de inspeção, relatórios do sistema de qualidade e verificação realizada in loco na linha de produção, pois ficou como atribuição do autor deste trabalho o acompanhamento e realização das análises necessárias para resolução dos problemas da qualidade relacionados à movimentação dos tubos dentro da planta e auxiliar a equipe de manutenção fabril no direcionamento dos esforços contingenciais e corretivos, em parada de planta, aos domingos.
3.4 Análise dos dados
Com os dados coletados, foram confeccionados os gráficos comparativos de Pareto do processo e foram feitas as avaliações da evolução da geração dos defeitos de amassamento e danos mecânicos ao revestimento. Essa análise contou com o cenário da qualidade de antes e depois das melhorias, planos de ação, diagramas pertinentes e relatórios que foram utilizados para o embasamento desse estudo, além de imagens de algumas das melhorias implementadas.
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4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Divisão do estudo de caso
Neste trabalho foram utilizadas diversas ferramentas durante todo o processo de construção do projeto de melhoria da planta de revestimento de tubos. Pode-se dividir o projeto em três etapas básicas e em cada etapa, utilizaram-se diferentes ferramentas para auxiliar os profissionais envolvidos.
4.1.1 Preparação
A primeira das etapas se iniciou antes do projeto propriamente dito e consistiu no levantamento e análise de todos os indicadores de qualidade dos produtos da planta. Foi utilizado o sistema de controle de qualidade fabril, que forneceu os dados necessários para confecção dos diagramas de Pareto que relacionaram todos os defeitos de qualidade ao longo dos meses e foi responsável pela detecção primária dos desvios de qualidade com o passar do tempo. Os dados foram então apurados e revelaram o aumento da porcentagem de tubos reprovados por defeitos de danos mecânicos e amassamento do revestimento. Porém, o sistema apenas computa os apontamentos inseridos manualmente pelos inspetores ao longo do processo produtivo, deixando sem resposta as causas-raizes dos problemas encontrados.
4.1.2 Identificação da causa dos problemas
Após a identificação da alta da incidência de defeitos no revestimento, iniciou-se a segunda etapa, que objetivou a descoberta da causas-raizes dos desvios detectados. Para tanto, foi necessário o trabalho em conjunto de vários profissionais dos setores de manutenção, processo, manufatura e engenharia fabril. Das reuniões com os representantes desses departamentos foi possível dar forma ao diagrama de causa e efeito do processo de revestimento, desenvolvimento e implementação de checklists para o monitoramento da atividade nos postos de movimentação e inspeção e a criação de um plano de ações abrangente e bem distribuído entre os integrantes do time de melhoria da fábrica.
4.1.3 Execução do projeto de melhoria
Por fim, a última etapa foi a execução do projeto e apuração dos resultados. Consistiu na realização de todas as observações levantadas pelo plano de ação montado pelo time de melhoria fabril, composto por todos os setores atuantes no processo, como engenharia de fábrica, manufatura, manutenção e processos.
Utilizou-se o registro feito em folha de verificação e caderno de posto do período compreendido entre os meses de novembro e dezembro de 2018 e apurou-se que nada havia mudado das especificações passadas inicialmente aos operadores.
O diagrama de Pareto da qualidade apontou números anormalmente altos, no período da obra, segundo semestre do ano de 2018, até o dia 30 de novembro, como representados pela Figura 4 e pela Figura 5, com relação aos defeitos de amassamento e danos mecânicos ao revestimento, o que indicaria problemas pontuais ao longo do trajeto do tubo na planta. Foi solicitado ao escritor e à equipe de manutenção a realização de uma avaliação in loco da estrutura de movimentação e inspeção de tubos para definição das ações a serem tomadas.
Figura 5: Danos mecânicos gerados por semestre
Fonte: O autor.
Analisando-se os dados da Figura 4, pode-se verificar que o defeito danos mecânicos teve o maior valor apurado no período do segundo semestre do ano de 2018, quando extrapolou o máximo histórico dos últimos 2 anos de atividades, atingindo 2,1% da produção do período. O número disparou o alerta entre os
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setores relacionados à fábrica de revestimentos e deu início ao trabalho aqui descrito.
Figura 6: Amassamentos gerados por semestre
Fonte: O autor.
Analisando-se o gráfico da Figura 5, verificou-se que o segundo semestre do ano de 2018 também teve o maior valor apurado do defeito de amassamento, com representação de 1,2% da produção de tubos revestidos apresentando amassamento ao longo do revestimento.
4.2 Análise do Diagrama de Causa e Efeito
Para pensar no diagrama de causa e efeito, as equipes de processo e manutenção refizeram todo o trajeto dos tubos da entrada de fábrica até o fim do beneficiamento e analisaram posto a posto todos os equipamentos e pessoas que entravam em contato com o revestimento.
Na Figura 6, podemos observar quais foram os tópicos levantados e foi feita a abertura de cada tema com seus respectivos subtemas como objeto de apuração de nível de responsabilidade dos problemas de qualidade observados ao longo do estudo.
Figura 7: Diagrama de Causa e Efeito
Fonte: O autor.
4.2.1 Pessoal (Treinamento)
Todos os funcionários passam por treinamentos obrigatórios e revalidados regularmente (semestral e anualmente, dependendo do tipo de atividade reservada ao colaborador). Só podendo atuar na produção os colaboradores que possuem em dia todos os treinamentos e cursos necessários, ao que a resposta foi positiva após levantamento realizado da lotação da planta.
4.2.2 Pessoal (Desatenção)
Não foi registrada ocorrência, no período compreendido pelo estudo, de defeitos em tubos gerados em decorrência exclusiva de desatenção ou falha humana propriamente dita.
4.2.3 Materiais (Ferramentas desatualizadas)
A equipe de manutenção destacada para avaliação das ferramentas utilizadas pela produção atestou que não havia ferramentas impróprias ou que
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pudessem oferecer risco aos colaboradores ou ao produto, vindo a descartar essa hipótese.
4.2.4 Materiais (Matéria-prima defeituosa)
Foi realizado um levantamento de todos os relatórios de entrada de matéria-prima polimérica pelo escritor, no período de estudo do caso, junto ao departamento de qualidade e análises técnicas da empresa.
Os relatórios de ingresso atestaram a qualidade de todas as amostras separadas para testes, ao que foi pedido à manutenção para fazer uma avaliação de setup e calibração das extrusoras de revestimento e de adesivo polimérico.
O resultado da avaliação confirmou que não havia mudanças significativas na calibração das extrusoras que justificassem alteração no índice de fluidez do polímero, ou qualquer problema relacionado à integridade estrutural do revestimento tubular.
4.2.5 Métodos (Jornada de trabalho excessiva)
Apesar da não ocorrência de problemas ligados à desatenção ou falha humana, foi realizado o levantamento dos cartões de ponto dos colaboradores responsáveis pela inspeção de qualidade e movimentação dos tubos. O departamento de pessoal emitiu um documento com todas as horas extras realizadas pelos colaboradores de interesse para o estudo e se todos cumpriam às 11 horas de descanso obrigatórias para início dos turnos, ao que não foi constatada nenhuma irregularidade.
4.2.6 Métodos (Falta de controle de qualidade)
A empresa possui um time de controle de qualidade eficiente e certificado, que se renova e se capacita sempre que possível. No caso da obra em questão, todos os inspetores relacionados possuíam o curso CIP 1(Coating Inspector
empresa contratante, que atesta a capacidade do profissional de detectar problemas relacionados ao revestimento dos tubos.
4.2.7 Máquina (Equipamento antigo)
Com a planta em parada para manutenção agendada, foi feita a avaliação das plataformas de inspeção, braços movimentadores e demais componentes que entram em contato com o revestimento. Nessa avaliação foram levantados os seguintes pontos:
Componentes responsáveis pela parada do tubo em giro tinham seus modelos de aparadores de segurança (stops) defasados, ou seja, não estavam atuando com a eficiência que se esperaria. O histórico da manutenção revelou que a última troca de modelo havia sido feita em março de 2016, com a modernização de um dos setores de inspeção de tubos.
Cobertura protetiva de poliuretano dos equipamentos que entram em contato com o tubo apresentou desgaste em diversos pontos ao longo do caminho realizado pelos tubos na planta. Cantos vivos em braços descarregadores e aparadores acabavam por danificar diversos pontos do revestimento conforme o tubo era movimentado pela operação.
A obra em questão aumentou o peso médio dos tubos beneficiados pela planta de revestimento de 4,5 toneladas para aproximadamente 8,5 toneladas, o que, numa planta hidráulica, acabou por causar o desbalanceamento gradual de diferentes bases ao longo do trajeto pelo qual os tubos transitavam. Este problema começou a ser percebido devido a altíssima ocorrência de desgaste e rasgo de pneus movimentadores, que sob estresse, cediam à massa do tubo e causavam o amassamento do revestimento contra as bases de aço que sustentam a estrutura movimentadora além de quebrar a os eixos e os pneus usados para apoio e transporte dos tubos.
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4.2.8 Máquina (Falta de manutenção)
Em reunião com representantes da manutenção fabril, foram revisados os relatórios de atividades preventivas e corretivas em busca de detalhes acerca do que foi comentado no tópico anterior e para entender o porquê de os problemas identificados não terem sido resolvidos conforme apareciam. Com a demanda desafiadora da entrega necessária dos tubos para uma obra já em curso, a manutenção acabou por ficar restrita às medidas corretivas, a fim de não interromper as atividades diárias.
Esta decisão veio acompanhada de um risco, logo percebido com o aumento das ocorrências de defeito no revestimento dos tubos e consequente aumento de retrabalhos e reprova dos tubos danificados.
Com essas informações em mente, o calendário de manutenção foi reorganizado conforme os dias de menor produção: dias que precediam feriados, serviços de empresas terceiras pela planta e dias em que não havia folga da maior parte dos membros do corpo de manutenção destacado, que realizava o trabalho no modelo seis por dois, em que se trabalham seis dias e folgam dois.
4.3 Plano de Ação
Das reuniões do grupo de melhorias criado a partir de integrantes de todos os setores que gravitavam ao redor da planta de revestimentos, foi traçado um plano de ação para modernização do sistema de aparadores de choque das plataformas de inspeção de tubos e para nivelamento do sistema de transporte da planta, conforme mostrado no Quadro 1. As atividades foram divididas por cada setor, com cada líder delegando as subatividades necessárias para se cumprir os objetivos finais em comum. Todos os tópicos foram então testados separadamente e aprovados, até que o trabalho fosse finalizado por completo e a planta fizesse um start completo de testes para a confirmação do funcionamento da movimentação, carga e descarga de tubos e do sistema aparador de choques para inspeção.
Quadro 1: Plano de ações para melhoria da planta.
(What) (Where) (Why) (Who) (When) (How)
Descrição Local Motivo Quem Prazo Como
(KEAM) Amassamento do revestimento Linha de Revestimento e de Resfriamento Desbalancea mento da linha de revestimento Engenharia de Fábrica 11-nov-18
Nivelamento de todas as bases
movimentadoras da linha de revestimento Definir tipo de pneu para utilização por setor Inexistência de análise preventiva das condições dos pneus, rodas e bases Manufatura
9-nov-18 Mapear linhas de revestimento/resfriamento e analisar periodicidade de trocas
12-nov-18
Desenvolver checklist para verificação dos pneus, rodas e bases nas linhas de revestimento e resfriamento com frequência de 1/h, a ser realizada pelos responsáveis de cada setor em todos os turnos Inexistência de padronização na montagem dos pneus e rodas Operação -
Montagem 12-nov-18 Desenvolver padrão de montagem dos pneus e rodas
(KEDMC) Danos mecânicos ao revestimento Linha de movimentação e plataformas de inspeção Modelo de stop não atende as necessidade s atuais da planta
Manutenção 26-out-18 Definir modelo novo de stop que atenda a operação Manufatura 5-nov-18 Adquirir modelo novo de stop definido Engenharia
de Fábrica 9-nov-18 Realizar análise de impacto e desenvolver aparador de choque Manutenção 11-nov-18 Instalar stops novos modificados na planta Desgaste e quebra do revestimento protetivo dos componentes Processos e Tecnologia 5-nov-18
Realizar testes com P.U. protetivo de diferentes durezas para mitigar a necessidade de troca e manutenção.
Fonte: O autor.
4.4 Melhorias
4.4.1 Danos Mecânicos
A equipe de engenharia, trabalhando em conjunto com a equipe de manutenção, ficou encarregada de desenvolver um modelo novo de aparador de choque que atendesse à obra vigente.
O desenvolvimento levou em conta a substituição do modelo de stop que era utilizado para obter uma maior eficiência na operação, a troca do tipo de poliuretano protetivo para haver menor necessidade de intervenção corretiva, além de focar na mitigação dos danos mecânicos causados por tubos de qualquer dimensional suportado pela planta. Abaixo, podemos ver na Figura 7 o modelo antigo de stop e aparador que era utilizado pela operação e ao lado, na Figura 8, o estudo de impacto com a adição de um aparador do tipo “rolinho” no topo do modelo novo
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para sofrer o impacto do tubo em primeira mão e promover o deslizamento do tubo com o rolo, para impedir a batida seca, que danifica os aparadores.
Fonte: O autor. Fonte: O autor.
Temos na Figura 9, o componente instalado em seu modelo mais recente e com a adição do rolo aparador para reduzir danos por choque em cantos vivos e facilitar a rolagem do tubo após o impacto.
Fonte: O autor.
Foram realizados testes de movimentação após a instalação do componente novo a fim de garantir o funcionamento correto das plataformas de inspeção da linha para reinício de produção. Após comprovada a eficácia da modernização ao
Figura 8: Aparador de choque usado antes da modernização.
Figura 10: Modelo novo de aparador de choque com rolo e cobertura protetiva de poliuretano com dureza maior.
Figura 9: Estudo de impacto sobre o componente.
longo do mês de dezembro de 2018, foi confeccionado o diagrama de Pareto de defeitos, mês a mês, conforme mostrado na Figura 10.
Fonte: O autor.
Podemos observar na Figura 10 que nos meses de setembro, outubro e novembro de 2018 foram obtidos números acima da meta da operação, que é de 0,3% para cada categoria de defeito. Novembro ainda apresentou números acima da meta pois a instalação dos componentes novos e modificados se deu após 9 dias de produção, no décimo primeiro dia do mês. Já em dezembro foi obtida uma melhora comparativa de 0,47% em relação ao mês de novembro e de 0,87% em relação ao mês de outubro, o pior mês registrado pelo estudo. Com apontamentos de apenas 0,03% de defeitos causados por danos mecânicos ao revestimento no mês de dezembro, a intervenção foi considerada bem-sucedida.
4.4.2 Amassamento
O defeito amassamento pode ser correlacionado aos apontamentos de quebra de bases movimentadoras ou as trocas de pneus que rasgam ou estouram com a passagem dos tubos. O controle dos tipos de pneus não era realizado até então, sendo monitoradas apenas as trocas realizadas, pois ocasionavam parada de fábrica e perda de potencial produtivo. O problema era tratado de maneira
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corretiva e não preventiva, pois a demanda do período era intensa e não havia disponibilidade para paradas maiores com o calendário fabril apertado e com metas de produção desafiadoras.
Na Figura 11, podemos ver a quantidade de bases movimentadoras quebradas, ocasionadas pela passagem do tubo por movimentadores desbalanceados. Para termos uma ideia do tempo gasto, cada base quebrada ocasiona parada de planta de aproximadamente 1 hora para intervenção da manutenção.
Figura 12: Quebra de bases movimentadoras por mês.
Fonte: O autor.
Também foi mapeada a quantidade de trocas de pneus por mês, como podemos ver na Figura 12. Cada troca de pneu impacta em parada de planta de aproximadamente meia hora (30 minutos) por pneu. Nem toda quebra de pneu necessita de troca imediata, porém toda base movimentadora quebrada implica em parada de planta.
Figura 13: Pneus substituídos por mês.
Fonte: O autor.
Não há imagens antes da padronização das linhas movimentadora, pois com a linha em funcionamento não se tem visão das bases, e a paralisação da linha para melhorias foi realizada assim que houve abertura de data no calendário fabril. Para que se tenha a medida e angulação corretas para a instalação dos pneus novos, foi feito o modelo da Figura 13 como parâmetro de nivelamento das bases movimentadoras, que foram soldadas ao chão da fábrica. O cálculo foi realizado utilizando a semelhança de triângulos entre o tubo, os pneus e as bases movimentadoras. Sabendo-se o dimensional da obra e o tamanho novo dos pneus adotados, foram realizados a regulagem e balanceamento de forma a evitar os problemas com quebra de bases e desnivelamento dos tubos para revestimento.
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Figura 14: Cálculo da angulação e posicionamento dos pneus e bases.
Fonte: O autor.
Pela Figura 13, podemos descobrir as distâncias x1, x2 e XT aplicando-se teorema de Pitágoras, que relaciona os catetos, a angulação e a hipotenusa, conforme às equações abaixo:
Cosθ = Cat Adjacente/Hipotenusa (Equação 1)
x = cos 6 ° ∗ Rp (Equação 2)
x = cos 6 ° ∗ Rt (Equação 3)
No caso citado, os cálculos são feitos sabendo-se o raio do pneu instalado (Rp), o raio do tubo para a obra em questão (Rt). Todas as modificações necessárias são feitas jogando-se os dados numa tabela de Excel e alterando-se o dimensional dos tubos que serão beneficiados e do tipo de pneu que será utilizado para a movimentação. Nenhum dos valores será mostrado, pois são de uso da empresa X.
Após a padronização dos pneus para a movimentação dos tubos e o nivelamento das bases de transporte, podemos ver, na Figura 14, o resultado da intervenção realizada.
Figura 15: Padronização de pneus e nivelamento de bases movimentadoras. (A) Entrada da linha produtiva. (B) Linha que antecede a extrusão.
Fonte: O autor.
Com a diminuição das paradas de planta relacionadas ao defeito de amassamento, houve ganho de aproximadamente 25 horas de tempo útil produtivo, comparando-se o mês de dezembro com outubro. A evolução pode ser vista pelos mesmos gráficos de paradas por quebra de bases movimentadoras e troca de pneus, agora com os dados do mês de dezembro de 2018, pós intervenção.
Figura 16: Troca de pneus após intervenção de manutenção.
Fonte: O autor.
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Pode-se ver que o mês de dezembro contou com apenas 2 trocas de pneus, o melhor número desde o início da obra no mês de agosto de 2018, o que confirma a tendência de diminuição da quebra de pneus para o fim do mês de novembro e por dezembro inteiro.
Na Figura 16, observa-se também o impacto do balanceamento e alinhamento de bases e pneus na quantidade de vezes que a manutenção foi acionada, agora com os dados pós intervenção.
Figura 17: Quebra de bases movimentadoras após intervenção de manutenção.
Fonte: O autor.
Como pode-se ver, o número de bases quebradas no mês de dezembro foi reduzido a zero, o menor número registrado desde o começo da obra, confirmando o resultado da ação de modernização e manutenção da planta e registrando um ganho comparativo de 9 horas de tempo útil produtivo em comparação aos resultados do mês de dezembro com o mês de setembro.
E na Figura 17, temos a quantidade de apontamentos do defeito de amassamento ao longo do segundo semestre do ano de 2018.
Fonte: O autor.
Na Figura 17 pode-se ver a evolução nos apontamentos do defeito de amassamento, por mês. Após o nivelamento e padronização de bases e pneus, houve uma melhora significante, com o quase desaparecimento da ocorrência de amassamentos no revestimento para o mês de dezembro, sinal positivo para as ações tomadas na planta e para as decisões tomadas fora dela. Após as mudanças implementadas, houve melhora em todos os indicadores analisados e consequente melhoria produtiva com o acréscimo de mais de 30 horas produtivas para a planta.
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5. CONCLUSÃO
Ficou claro que as ferramentas da qualidade são instrumentos poderosos para a descoberta de problemas num processo produtivo. Todavia, para que sejam eficazes, suas aplicações dependem de muito tempo de estudo do processo e do empenho de diversos profissionais para o levantamento e apuração dos diversos dados necessários para fazer um relatório completo da situação abordada. E é isso que possibilita a criação de um plano de ações que abrange todos ou quase todos os pontos necessários para que a melhoria de um dado processo seja bem-sucedida.
Conclui-se que o uso das ferramentas da qualidade possibilitou identificar e avaliar os parâmetros de geração de defeitos, identificação de causas-raizes dos problemas observados, auxílio decisório para a criação do plano de ações que foi executado. Isso tornou possível a diminuição do tempo ocioso da planta em aproximadamente 32 horas mensais, em comparação com o maior registro de ociosidade, o que aumentou a produtividade mensal em aproximadamente 1200 toneladas e diminuiu a quantidade de gastos com medidas corretivas, deslocamento de pessoal e compra de materiais.
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