IMPLEMENTAÇÃO DO FMEA EM
PROJETOS DE ITENS PARA
EQUIPAMENTOS DA CONSTRUÇÃO
CIVIL
Maicon Schunck (UCS )skengenharia@terra.com.br
PAULO ALBERTO KLAFKE (UCS )
pauloklafke@terra.com.br
Rodrigo Junior Zanette (UCS )
rodrigo@qualimaxrs.com.br
O processo de desenvolvimento de novos projetos vem aumentando consideravelmente nas empresas, sendo assim, a necessidade de desenvolver produtos com qualidade, menores prazos e custos torna-se fundamental. Para isto a busca contínua por prrevenção de falhas torna-se importante para realizar um planejamento futuro. O custo torna-se elevado ao ser necessário aplicar medidas corretivas após a ocorrência de falhas em projetos, com isto, a prevenção e análise de falhas torna-se importante durante as fases de desenvolvimento de um produto. Dessa forma, a implementaçao do FMEA, que trata de um método de análise de projetos (de produtos ou processos) utilizado para identificar todos os possíveis modos potenciais de falha e determinar o efeito de cada uma sobre o desempenho do sistema mediante um raciocínio dedutivo, torna-se fundamental. Utilizando o método, as chances do produto falhar diminuem e a confiabilidade aumenta, permitindo realizar a prevenção específica para cada modo de falha identificado. O método foi implementado na setor de projeto de uma industria metalúrgica, especificamente em um projeto de um cabo de aço aplicado na tração de um conjunto de uma perfuratriz. Utilizando o referencial teórico desenvolvido neste trabalho e baseado em autores como Chrysler, Ford e General Motors (2008), Stamatis (2003) e Palady (1997), a implementação dividiu-se em 8 etapas: planejamento, treinamento, desenvolvimento do formulário do FMEA, coleta de dados, análise preliminar do produto, aplicação das ferramentas auxiliares, aplicação do formulário e interpretação do FMEA e análise dos dados e ações empreendidas. Além disso, especificamente para este projeto, foi desenvolvido um aplicativo, sobre a base do Excel 2007, da Microsoft, que permitiu uma rápida visualização e compreensão do processo, com facilidade de julgamento dos resultados. A equipe definida, analisou o produto e aplicou o método através do formulário desenvolvido, considerando falhas em produtos semelhantes, considerações do cliente e conclusões da equipe. Foram identificados 17 NPR’s, sendo que os 5 mais críticos receberam ações com prioridade. O FMEA de projeto permitiu
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garantir maior confiabilidade nos projetos de cabos de aço, as ações implementadas possibilitaram a corrigir uma falha com índice de ocorrência alto e analisar outros potenciais modos de falhas.
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1. Introdução
A indústria moderna, contrariamente às dos primórdios do Séc. XX, dispõe de um arsenal considerável de ferramentas científicas que podem possibilitar o aprimoramento de suas atividades, e um ganho em sua competitividade. Muitas vezes, estas vezes estas ferramentas não são utilizadas por julgamentos errôneos, por parte dos gestores. Ou a ferramenta é considerada muito complexa, ou o porte da empresa não comporta um estudo tão demorado, ou, ainda, não existe capacitação interna para sua aplicação. O que se percebe é que estes temores terminam por tirar da empresa uma grande possibilidade de aprimoração de processos e consequente crescimento. Quando os temores são vencidos, e a decisão de inovar, utilizando ferramentas de gestão, é tomada, os bons resultados surgem naturalmente. E eles são
imprescindíveis, especialmente e áreas de desenvolvimento de produtos de engenharia. Ao se considerar o desenvolvimento de projetos, e com o objetivo de criar produtos com qualidade diferenciada, menores prazos e custos, torna-se fundamental a busca contínua por prevenção de falhas. Ela possibilita a realização de um planejamento futuro e,
consequentemente, a busca por abertura de novos clientes, ao mesmo tempo em que, oportunidades podem ser evidenciadas.
O custo torna-se elevado ao ser necessário aplicar medidas de correção após a finalização de um projeto ou produto. A alocação de recursos após a verificação dos problemas é
sensivelmente superior aos dispêndios realizados na fase inicial. Deste modo, percebe-se que é importante a prevenção e análise de falhas na etapa inicial de desenvolvimento de produtos e processos.
Para atingir tais objetivos, em uma empresa metalúrgica, apresentou-se uma proposta de utilização do método de Análise dos Modos de Falha e Efeitos (FMEA). Segundo Chrysler, Ford e General Motors (2008), o FMEA é aplicado para garantir qualidade em
produtos/processos. Ele tem como princípio usar ações preventivas sobre as causas principais de falhas, sendo aplicado em desenvolvimento na área de projetos e processos. Conforme
Procedures for Performing a Failure Mode, Effects and Criticality Analysis (MILITARY,
1980), o FMEA teve origem nos Estados Unidos em 09 de novembro de 1949, sendo utilizado em operações militares, objetivando identificar os efeitos nos sistemas e falhas em
equipamentos.
Este método permite identificar os potenciais modos de falhas e suas causas, levando em consideração o Número de Prioridade de Risco (NPR), determinando a causa prioritária de risco, a qual é obtida por meio do produto dos índices de severidade, ocorrência e detecção de uma determinada falha em potencial.
Dentro das possibilidades de aplicação de FMEA, o projeto realizado ateve-se à área de projetos de itens de reposição para equipamentos da construção civil, mais especificamente a FMEA de projeto de um cabo de aço de tração de uma perfuratriz hidráulica.
Segundo a IMCA (2002), FMEA é uma análise sistemática dos sistemas de projetos, processos ou serviços, necessária para demonstrar que uma falha irá causar um efeito indesejado. Já conforme McDermott, Mikulak e Beauregard (2009), FMEA é um método sistemático de identificação e prevenção de falhas de produtos e processos antes que os mesmos ocorram. Ainda conforme os autores, o foco está na prevenção de defeitos, na segurança e melhoria contínua da satisfação dos clientes e pode ser aplicado no projeto do
4 produto e processo, estágios de desenvolvimento e, também, em produtos e processos já existentes com retorno de benefícios substanciais.
Conforme Helman e Andery (1995), FMEA é um método de análise de projetos (de produtos ou processos) utilizado para identificar todos os possíveis modos potenciais de falha e
determinar o efeito de cada uma sobre o desempenho do sistema mediante um raciocínio dedutivo. Este é o objetivo básico, ou seja, detectar falhas antes que se produza uma peça e/ou produto.
De acordo com Stamatis (2003), existem quatro tipos de FMEA, descritos como: sistema, produto, processo e serviço. Porém, Palady (1997) restringe esta classificação, segundo ele, surgiram dois tipos desde a formalização do método na década de 60, FMEA de projeto e de processo.
O FMEA de projeto foi escolhido para a implementação. Segundo Stamatis (2003), este tipo de FMEA tem como seus principais resultados: uma lista de modos de falhas classificados pelo NPR, uma lista de características críticas ou significantes, uma lista de ações de projeto para eliminar modos de falhas, questões de segurança e redução de ocorrências, uma lista de parâmetros para o teste apropriado, inspeção e métodos de detecção, uma lista de ações recomendadas para as características críticas e significantes.
Conforme Dyadem Press (2003), para a realização de um planejamento adequado do método, consideram-se aspectos como: qualificar a equipe de FMEA, selecionar integrantes da equipe com cautela, não executar reuniões de FMEA extensas, utilizar o tipo de FMEA correto, contar com a participação de todos os integrantes e seguir a sequência das colunas no formulário de FMEA.
Conforme Palady (1997), o NPR (Número de Prioridade de Risco) sugere as prioridades com relação às melhorias e análises. Desse modo, a equipe do FMEA necessita iniciar seus
trabalhos nos modos de falhas com NPR com índice alto, porém, considerando os maiores graus de severidade e os altos índices de ocorrência.
Caso a equipe considere o NPR como o elemento decisório mais importante, é possível ocorrerem concentrações de esforços em um modo de falha com menor criticidade do que em outro caso mais severo. Dessa forma, uma abordagem gráfica conhecida como Gráfico de Áreas do FMEA auxilia na interpretação do método e torna-se importante para a avaliação dos NPR`s obtidos.
Essa abordagem gráfica utiliza os graus de severidade e os índices de ocorrência para definir os modos de falhas mais relevantes. Paralelamente, é utilizado um formulário para tais análises e para efeitos de documentação e análises realizadas em reuniões da equipe.
2. Método
Este projeto construiu-se como um estudo de caso, em que se realizou uma abordagem quali-quantitativa. O estudo de caso pressupõe uma análise exaustiva sobre determinado assunto, contando com pelo menos três fontes de dados. Conforme Creswell (2010), estudos de caso configuram-se como uma estratégia de investigação com exploração aprofundada sobre um programa, um evento, uma atividade, um processo, ou uma população. As informações são coletadas através de vários procedimentos durante um período longo de tempo. O método, assim definido, para facilidade de aplicação foi dividido em etapas, explanadas a seguir.
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2.1 Etapa 1: Planejamento do FMEA
Nesta etapa inicial, foi definido o agendamento da data, o dia da semana, horário e local da reunião formal com o objetivo de aplicar o método. Ainda nesta fase, a equipe do FMEA foi definida. Inicialmente foi escolhido o líder da equipe, considerando que o mesmo detinha um conhecimento relevante sobre o FMEA e posteriormente os integrantes do grupo foram definidos considerando que o critério de seleção é a experiência individual com relação ao desenvolvimento de projetos.
Ao mesmo tempo, a participação de membros auxiliares, como clientes e fornecedores foi considerada. Para o projeto, foram incluídos o fornecedor do item principal do componente em análise, e o principal cliente.
2.2 Etapa 2: Treinamento da equipe do FMEA
Antes de iniciar as reuniões do FMEA, o grupo recebeu um treinamento com duração de 8 horas com o objetivo de ampliar o conhecimento referente ao método.
O líder da equipe foi o responsável pela aplicação desta etapa, e foi submetido a uma qualificação referente ao FMEA em uma instituição capacitada. Para o treinamento foi desenvolvido, através de referencial bibliográfico, um manual interno de capacitação.
2.3 Etapa 3: Desenvolvimento do formulário do FMEA
Um formulário padrão foi desenvolvido para a organização. Em conjunto com o formulário, incorporaram-se comentários auxiliares, tabelas dos índices de severidade, ocorrência e detecção, Gráfico de Áreas do FMEA, ferramentas auxiliares, plano de ação para
acompanhamento da realização das ações recomendadas e formulário de instalação da equipe do FMEA. Também foi desenvolvido, pelo líder da equipe, um aplicativo sobre a base do Excel 2007, da Microsoft, que permitiu uma fácil visualização e julgamento das condições de severidade, ocorrência e detecção.
2.4 Etapa 4: Coleta de dados
Considerando um projeto de um cabo de aço de tração de um conjunto de uma perfuratriz, foi necessário reunir todas as informações possíveis referentes ao projeto do cabo, tais como: projeto detalhado, especificação do cabo de aço, especificação de materiais para as 02
ponteiras montadas nas extremidades do cabo de aço, registro interno de falhas em projetos de produtos semelhantes. Também foram reunidos históricos de ocorrências havidas com
componente similar, em uso no campo.
2.5 Etapa 5: Análise preliminar
Esta etapa realizou-se considerando as informações obtidas através da coleta de dados realizada na etapa 4 e análise do cabo de aço em conjunto com o equipamento onde o item seria aplicado. Além disso, verificou-se como os componentes estavam fisicamente ligados entre si. Os integrantes do setor de engenharia estavam envolvidos diretamente nesta etapa, recebendo, como entrada, os requisitos do cliente e informações provenientes da etapa 4. Como resultado desta etapa, concretizaram-se as etapas padrões de projeto da empresa.
2.6 Etapa 6: Aplicação das ferramentas auxiliares
Com o objetivo de auxiliar a identificar modos de falhas, causas, modos de detecção e índices de ocorrência, nesta fase foram utilizadas as ferramentas Brainstorming e Diagrama de
6 Pareto. Estes recursos formam desenvolvidos com o auxilio do software Excel 2007, da
Microsoft, e integrados com o formulário do FMEA.
2.7 Etapa 7: Aplicação do formulário e interpretação do FMEA
Nas reuniões do FMEA foi utilizado o formulário padrão da empresa desenvolvido na etapa 3, considerando as tabelas referentes aos índices de severidade, ocorrência e detecção. Para utilizar o formulário, foram analisadas as etapas referente aos dados coletados (etapa 4), a análise preliminar do produto (etapa 5) e a aplicação das ferramentas auxiliares (etapa 6), após isto, realizou-se a interpretação do método. Nesta fase, mostrou-se importante o aplicativo desenvolvido no Excel, pois um número elevado de modos de falhas de projeto, combinados com vários possíveis efeitos, torna bastante dificultosa a operação de julgamento dos NPR’s.
2.8 Etapa 8: Análise dos dados e ações empreendidas
Nesta etapa verificou-se se o cronograma foi seguido, se as ações foram adequadas, se existiu o consenso na equipe no que se refere ao procedimento de definição dos índices de
severidade, ocorrência e detecção, em reuniões, quais as sugestões de alterações para futuras análises, como realizar o arquivamento das informações e estudo e a apresentação dos resultados.
3. Resultados
A aplicação do método seguiu as datas e horários definidos, além disso, a equipe foi elencada considerando a participação de cinco integrantes e a experiência individual com relação ao desenvolvimento de projetos de cabos de aço. O líder foi escolhido considerando o
conhecimento referente ao método como critério fundamental.
O líder da equipe foi submetido a uma qualificação referente ao FMEA em uma instituição capacitada. Posteriormente, este integrante aplicou um treinamento aos integrantes da equipe resultando em 25 horas de aprendizado referente ao método e que seguiu a seguinte
programação:
a) Conceito de FMEA de projeto; b) Benefícios;
c) Definição de equipe; d) Formulário do FMEA; e) Ferramentas auxiliares.
Desenvolveu-se um formulário padrão com o objetivo de aplicar o método FMEA, conforme ilustrado na Figura 1.
Cada coluna do formulário contém um comentário com o objetivo de auxiliar a equipe na aplicação do método. Como exemplo, este auxílio aparece na Figura 1, o qual corresponde ao número 1 (comentário do Item/Função). O número 2 corresponde aos índices de severidade, ocorrência e detecção, os quais possuem suas respectivas tabelas anexadas na planilha na parte inferior e destacadas na cor verde. O número 3 relaciona as páginas que o formulário contém. O número 4 identifica o Gráfico de Áreas do FMEA, recurso desenvolvido com o objetivo de facilitar e orientar a equipe com relação à análise dos NPR’s identificados.
7 Figura 1 - Formulário padrão do FMEA
O número 5 da Figura 1 indica as ferramentas auxiliares que ajudaram na identificação dos modos de falhas, causas, modos de detecção e índices de ocorrência. Um plano de ação para acompanhamento das ações recomendadas foi desenvolvido e incorporado ao formulário com o objetivo de auxiliar os integrantes da equipe na conclusão das tarefas.
Na etapa de coleta de dados, foram analisadas as funções do produto, a especificação do cabo de aço conforme a sua função, os cálculos de carga de trabalho, definição dos materiais utilizados nos terminais prensados do cabo e análise de falhas ocorridas em projetos
semelhantes. Entre as falhas identificadas foram relacionadas: rompimento do cabo de aço e cisalhamento do terminal com rosca.
Aplicando-se as ferramentas auxiliares Brainstorming e o Diagrama de Pareto para iniciar, identificar e permitir análises referentes ao FMEA, identificaram-se oito modos de falha, possíveis de ocorrerem:
a) Especificação incorreta do cabo de aço;
b) Definição incorreta do comprimento do cabo de aço; c) Análise de engenharia incorreta;
d) Ocorrência de oxidação nos terminais;
e) Impossibilidade de o cliente monitorar o item;
f) Dimensionamento incorreto do alojamento para a chave; g) Especificação incorreta das porcas/arruelas;
h) Não especificação do cabo de aço.
Aplicando-se o formulário do FMEA e considerando as informações provenientes das etapas de coleta de dados, análise preliminar e aplicação das ferramentas auxiliares, resultou em 10
8 folhas no formulário, 8 modos de falha, 16 efeitos potenciais de falhas, 17 causas potenciais, 17 NPR`s e 15 ações recomendadas.
Os 17 NPR`s resultantes da aplicação do método foram identificados no Gráfico de Áreas do FMEA ilustrado na Figura 2.
Figura 2 - Gráfico de Áreas do FMEA
Este recurso, baseado na análise da equipe e nos NPR`s calculados e identificados no
formulário do FMEA, localiza automaticamente em um gráfico de áreas com prioridades alta, média e baixa os pontos e suas necessidades de aplicação de ações recomendadas.
Os 5 NPR`s mais elevados considerando os índices de severidade e ocorrência conforme o gráfico, demonstraram que as prioridades foram os valores: 336, 144, 48, 96 e 64. Além disso, os NPR’s mais altos de cada modo de falha são demarcados por um circulo indicando a urgência nas ações recomendadas e ficam registrados no canto inferior direito do gráfico. Cada modo de falha é identificado por um símbolo e está descrito no canto superior direito do gráfico da Figura 2. O NPR 336, referente ao modo Análise de Engenharia Incorreta, recebeu a prioridade mais alta, pois possui o valor mais elevado considerando os índices de severidade (8) e ocorrência (6). O efeito para este modo foi a quebra do terminal com rosca com causa potencial de falha sendo a especificação incorreta do material. Ao mesmo tempo, este modo de falha gerou outro NPR 336, com efeito de Cisalhamento na Rosca do terminal causado pela Especificação Incorreta do Perfil de Rosca.
O formulário e o Gráfico de Áreas do FMEA, funcionam em conjunto, artifício obtido através da construção de um aplicativo desenvolvido sobre a base do software Excel 2007, da
Microsoft. Este aplicativo mostrou-se importante, principalmente levando em consideração que o julgamento apenas pelo NPR pode levar a ações não prioritárias, em termos de severidade. Esta possibilidade é quase eliminada, com o aplicativo desenvolvido.
9 Na etapa de análise dos dados e ações empreendidas, verificou-se que o cronograma das reuniões definido foi seguido. Com referência à definição dos índices de severidade, ocorrência e detecção, existiu o consenso na equipe.
Com relação aos 17 NPR’s identificados no Gráfico de Áreas do FMEA, foram definidas ações recomendadas para todos os resultados, com responsáveis e datas de previsão de conclusão. Porém, os 5 maiores valores tiveram prioridade, sendo que posteriormente, todas as ações foram realizadas. Com o objetivo de acompanhamento e controle das conclusões das tarefas, um plano de ação foi definido baseado no formulário do FMEA.
A implementação do método possibilitou prevenir problemas em produtos integrantes da família de cabos de aço e identificou ações com o objetivo de prevenir estes riscos, o que permitiu apresentar um protótipo com todas as ações recomendadas implementadas e disponibilizar ao cliente para aplicação e avaliação no equipamento.
Após a implementação das ações recomendadas, a equipe do FMEA avaliou os índices de severidade, ocorrência e detecção e constatou a redução no valor dos 17 NPR`s. Sendo assim, um novo Gráfico de Áreas do FMEA foi gerado conforme a ilustra a Figura 3.
Figura 3 - Gráfico de Áreas do FMEA após ações implementadas
Observou-se que os 2 antigos NPR`s críticos de 336 reduziram seus valores para 144, porém em reuniões posteriores da equipe, ainda constatou-se a prioridade para este modo de falha. Alguns NPR`s tiveram sua prioridade alta sendo reduzida para média, ou seja, encontram-se na área identificada pela cor amarela do gráfico.
Todas as análises técnicas assim como ações recomendadas ficaram registradas no formulário do FMEA com o objetivo de auxiliar em futuras reuniões referentes à família dos itens de reposição dos cabos de aços.
10 Considerando o aumento de 43% da atuação da empresa em desenvolvimento de projetos nos últimos oito anos e o aumento de 25% com relação a falhas em projetos de itens de reposição, a implementação de um método com o objetivo de prevenção de falhas foi fundamental. As pesquisas em bibliografias nacionais e internacionais com relação ao assunto, permitiram a formação de um embasamento teórico consistente para o desenvolvimento das etapas da implementação do método, ao mesmo tempo em que, os treinamentos realizados em instituições capacitadas reforçaram o aprendizado.
O desenvolvimento do formulário do FMEA propiciou o início da aplicação das teorias analisadas. Conjuntamente, a utilização das ferramentas auxiliares, facilitou as análises dos modos de falhas e efeitos, assim como o registro dos mesmos.
A equipe foi um ponto fundamental para a aplicação do método. O conhecimento técnico dos integrantes e as reuniões realizadas, utilizando os recursos desenvolvidos, possibilitaram o elencamento dos índices de severidade, ocorrência e detecção. Sendo assim, os NPR`s obtidos indicaram as prioridades com relação a ações preventivas. Em nenhum momento os
integrantes do FMEA se intimidaram quando da necessidade de apontar os possíveis modos de falha e discutir os mesmos, o que facilitou os debates e resultou em análises com relação aos índices e ações recomendadas.
A utilização do Gráfico de Áreas do FMEA propiciou um conhecimento importante
considerando os NPR`s e suas prioridades, posteriormente, este recurso foi fundamental para as análises dos resultados em equipe e proporcionou uma identificação rápida e objetiva dos NPR`s críticos.
O FMEA comprovou ser um "documento vivo", o qual necessita ser "oxigenado" para manter-se ativo, ou seja, a realização de reuniões e o fornecimento de informações são de extrema importância para o sucesso da aplicação.
A implementação do método visou a atingir os seus objetivos de assegurar que potenciais modos de falhas e suas causas e mecanismos fossem considerados, resultando em ações recomendadas. O FMEA, nesta implementação, não foi utilizado por solicitação do cliente ou com o objetivo de atingir certificações.
Após a aplicação do FMEA, o protótipo do novo projeto do cabo de aço encontra-se atuando em um determinado equipamento, sendo constantemente monitorado pela equipe do FMEA. O projeto atualizado inclui o revestimento preventivo contra oxidação nos terminais com rosca, porcas e arruelas. Além disso, foi identificado o tipo de cabo de aço e o comprimento na lista de projeto.
O material dos terminais com rosca foi alterado assim como o processo de fabricação da rosca. Os terminais passaram a ser identificados com o logotipo da empresa. As dimensões do alojamento para a chave, as porcas e arruelas foram revisadas e suas dimensões e
especificações foram registradas na lista de projeto.
O resultado final do FMEA de projeto permitiu garantir maior confiabilidade nos projetos dos cabos de aço produzidos pela empresa. As ações implementadas oportunizaram a correção de uma falha que ocorria com certa frequência, e a identificação de outros potenciais modos de falhas, possibilitando à equipe desenvolver um projeto inovador e que atendeu os requisitos do cliente.
Como resultado não mensurável da aplicação do método, pôde-se perceber o nascimento de uma nova faceta na cultura da empresa, em termos de desenvolvimento de projetos. Mesmo
11 soluções já testadas e até, eventualmente, aprovadas em uso, devem ser avaliadas
cuidadosamente no processo de desenvolvimento de novos produtos. O FMEA de Projetos mostrou-se uma ferramenta eficaz, e quando trabalhada com auxílios como o do aplicativo Excel, tem sua utilização facilitada e menos inibidora aos usuários, normalmente temerosos devido a uma possível complexidade de aplicação.
Referências
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modo e efeitos de falha potencial (FMEA). Manual de referência. 4. ed. São Paulo: Instituto da Qualidade
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CRESWELL, John W. Projeto de Pesquisa. Métodos Qualitativo, Quantitativo e Misto. Trad. Magda Lopes.
3. Ed. Porto Alegre: Artmed, 2010.
DYADEM PRESS. Guidelines for failure mode and effects analysis: for automotive, aerospace and general
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HELMAN, H.; ANDERY, P. R. P. TQC gestão pela qualidade total: análise de falhas, aplicação dos métodos
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IMCA – INTERNACIONAL MARINE CONTRACTORS ASSOCIATION. Guidance on failure modes &
effects analyses (FMEAs). 2002.
McDERMOTT, R. E.; MIKULAK, R. J.; BEAUREGARD, M. R. The basics of FMEA. 2. ed. Porthland, OR:
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MILITARY Standard: procedures for performing a failure mode, effects and criticality analysis. United States
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PALADY, P. FMEA: análise dos modos de falhas e efeitos, prevendo e prevenindo problemas antes que
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STAMATIS, D. H. Failure mode and effect analysis: FMEA from theory to execution. 2. ed. rev. e atual. United
