FERRAMENTAS DA QUALIDADE NA COLHEITA MECANIZADA DE CANA-DE-AÇÚCAR

UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA

FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E VETERINÁRIAS CAMPUS DE JABOTICABAL

FERRAMENTAS DA QUALIDADE NA COLHEITA MECANIZADA DE CANA-DE-AÇÚCAR

Murilo Aparecido Voltarelli

Engenheiro Agronômo

JABOTICABAL – SÃO PAULO – BRASIL

2015

UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA

FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E VETERINÁRIAS CAMPUS DE JABOTICABAL

FERRAMENTAS DA QUALIDADE NA COLHEITA MECANIZADA DE CANA-DE-AÇÚCAR

Murilo Aparecido Voltarelli Orientador: Prof. Dr. Rouverson Pereira da Silva

Tese apresentada à Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias – Unesp, Câmpus de Jaboticabal, como parte das exigências para a obtenção do título de Doutor em Agronomia (Produção Vegetal).

2015

Ficha catalográfica elaborada pela Seção Técnica de Aquisição e Tratamento da Informação – Serviço Técnico de Biblioteca e Documentação - UNESP, Câmpus de Jaboticabal.

Voltarelli, Murilo Aparecido

V935f Ferramentas da qualidade na colheita mecanizada de cana-de- açúcar / Murilo Aparecido Voltarelli. – – Jaboticabal, 2015

xviii, 131 p. ; 28 cm

Tese (doutorado) - Universidade Estadual Paulista, Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, 2015

Orientador: Rouverson Pereira da Silva

Banca examinadora: David Lucinao Rosalen, Emerson Fey, Marcos Milan, Welignton Gonzaga do Vale

Bibliografia

1. Controle estatístico de processo. 2. Ciclo PDCA. 3. FMEA. 4.

Saccharum spp. 5. Máquinas agrícolas. I. Título. II. Jaboticabal- Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias.

CDU 631.33:633.61

DADOS CURRICULARES DO AUTOR

MURILO APARECIDO VOLTARELLI – nascido em Santa Cruz das Palmeiras, São Paulo, no dia 13 de maio de 1988, filho de Aparecido Donizete Voltarelli e Olinda Donizete da Silva Voltarelli. Cursou o Ensino Fundamental e Médio no Colégio Objetivo Santa Cruz Angelus, em Santa Cruz das Palmeiras, tendo finalizado o Ensino Médio no ano de 2005. Ingressou no Ensino Superior no ano de 2007 no curso de Agronomia, e recebeu o título de Engenheiro Agrônomo, formado, pela Universidade Federal de Lavras – UFLA. Em Julho de 2011 foi premiado com o título de Mérito Acadêmico.

Atuou como monitor na área de solos manejo, fertilidade do solo e nutrição mineral de plantas, desenvolveu projetos de Iniciação Cientifica relacionado ao tema Integração lavoura-pecuária e foi Bolsista de Iniciação Científica CNPq. Em agosto de 2011, iniciou o curso de Mestrado em Agronomia, no Programa de Produção Vegetal, pela Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” – Câmpus de Jaboticabal, São Paulo, sendo bolsista CNPq, no Departamento de Engenharia Rural, desenvolvendo suas pesquisas e fazendo parte do LAMMA - Laboratório de Máquinas e Mecanização Agrícola. Em Julho de 2013 obteve o título de Mestre em Agronomia. Em agosto de 2013 iniciou o curso de Doutorado em Agronomia, nesta mesma universidade. Atua na área de Engenharia Agrícola, nas áreas de máquinas e mecanização agrícola, controle de qualidade nas operações agrícolas mecanizadas, agricultura de precisão e produção vegetal de diversas culturas, sendo revisor dos periódicos Australian Journal of Crop Science e Philippine Journal Science. Membro da SBEA - Associação Brasileira de Engenharia Agrícola, na qual participa da organização de eventos realizados na área.

Em maio de 2015, submeteu-se à banca examinadora para obtenção do título de

Doutor em Agronomia.

A felicidade está onde encontramos a paz.

Murilo Aparecido Voltarelli

Aos meus pais, Aparecido Donizete Voltarelli e Olinda Donizete da Silva Voltarelli pela luta, amor, carinho, e dedicação ao longo de toda minha vida, tanto pessoal como profissional e também por sempre acreditarem em meus sonhos e muitas vezes abrindo mãos dos seus, para que os meus se realizassem.

Obrigado por serem meus exemplos de vida!

Meu amor eterno a vocês.

DEDICO

A minha família!

A todas as pessoas que me ajudaram e que também fizeram parte dessa história!

OFEREÇO

AGRADECIMENTOS

Primeiramente a DEUS, por me iluminar e dar proteção durante toda a minha vida, por tudo que nela já conquistei e ainda irei conquistar, e pela fé que move nossas vidas sempre em busca de novos horizontes, enfrentando novos desafios em busca da paz.

Aos meus queridos pais, Donizete e Olinda, por me proporcionarem uma educação de qualidade, pelo amor, companheirismo e união, essenciais na formação do meu caráter e também da minha vida profissional.

À minha namorada Carla Paixão pela ajuda na elaboração da tese, paciência, carinho, pelos momentos felizes, únicos e inesquecíveis que passamos.

A toda minha família, avós, tios e tias, primos e primas, que são a base que sustenta a minha fortaleza, estando cada um sempre pronto a acolher meus problemas e apontar o caminho da sabedoria.

Aos estimados amigos da minha turma de Agronomia e da República Estrivo Esquerdo pela convivência, bons momentos e amizades construídas.

À Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Câmpus de Jaboticabal, em especial ao Programa de Pós-Graduação em Agronomia (Produção Vegetal) e ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), pela concessão de bolsa.

Ao grande amigo, particular e profissional, e orientador, Prof. Dr. Rouverson Pereira da Silva, por acreditar no meu potencial e pela dedicação nas informações transmitidas e no suporte necessário para elaboração deste trabalho.

Aos pesquisadores, Prof. Dr. Emerson Fey, David Luciano Rosalen, Marcos Milan e Welington Gonzaga do Vale, por participarem da banca examinadora bem como pelas colocações e sugestões para o aprimoramento deste trabalho.

Aos amigos Cristiano Zerbato e Rafael Gomes integrantes do Laboratório de Máquinas e Mecanização Agrícola (LAMMA) que ajudaram na coleta de dados.

Aos demais amigos do Lamma pela amizade e convivência Adão dos Santos,

Ariel Compagnon, Elizabeth Kazama, Fábio Cavichioli, Felipe Santinato, Francieli

Morlin, Lucas Gírio, Marcelo Boamorte, Marcelo Cassia, Rafael Bertonha, Tassio Ormond, Tiago Tavares e Vicente Filho e demais estagiários pela amizade, convivência e auxílio nas atividades.

Ao Prof. Vitório Barato Neto pela revisão gramatical deste trabalho.

A Usina Cerradão e a toda sua equipe de funcionários.

A todos aqueles que, de uma forma ou de outra, contribuíram para tornar este

momento possível, por meio de conselhos, palavras amigas e momentos de sabedoria,

fica aqui a minha gratidão.

SUMÁRIO

Página

RESUMO...xvii

ABSTRACT ... xviii

CAPÍTULO 1 – CONSIDERAÇÕES GERAIS ... 18

INTRODUÇÃO ... 18

OBJETIVOS ... 19

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 20

Colheita mecanizada de cana-de-açúcar ... 20

Desempenho da colhedora ... 28

Gerenciamento de operações agrícolas ... 32

Controle de qualidade ... 33

Análise do modo e efeito de falhas (FMEA) ... 34

Plano de controle para melhoria de processos ... 36

Controle estatístico de processo ... 38

Cartas de controle de valores individuais ... 39

Cartas de controle da média móvel ... 41

Carta de controle da média móvel exponencialmente ponderada... 42

Índices de capacidade de processos ... 44

REFERÊNCIAS ... 47

CAPÍTULO 2 – INDICADORES CRITÍCOS DE QUALIDADE NA COLHEITA MECANIZADA DE MUDAS DE CANA-DE-AÇÚCAR ... 52

RESUMO ... 52

ABSTRACT ... 53

INTRODUÇÃO ... 54

MATERIAL E MÉTODOS ... 55

Caracterização da área e condução experimental ... 55

Máquinas utilizadas ... 56

Análise de modo e efeito de falhas ... 56

RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 61

ETAPA 1 ... 61

Fases 1 e 2 - Análise e interpretação do fluxograma ... 61

Fases 3, 4 e 5 - Determinação dos indicadores críticos de qualidade ... 64

ETAPA 2 ... 71

Implantação do Plano de Controle ou Ciclo PDCA ... 71

Fase 1: Planejar ... 71

Fase 2: Executar ... 74

Fase 3: Verificar ... 75

Fase 4: Agir ... 84

ETAPA 3 ... 85

Elaboração do plano de melhorias para a colheita de mudas ... 85

CONCLUSÕES ... 90

REFERÊNCIAS ... 91

CAPÍTULO 3 – LIMITES DE CONTROLE PARA O MONITORAMENTO DO DESEMPENHO OPERACIONAL DE UMA COLHEDORA DE CANA-DE-AÇUCAR ... 94

RESUMO ... 94

ABSTRACT ... 95

INTRODUÇÃO ... 96

MATERIAL E MÉTODOS ... 98

Condução experimental e caracterização da área ... 98

Máquina utilizada no ensaio ... 98

Delineamento experimental ... 98

Indicadores de qualidade ... 99

Análises estatísticas ... 100

Estatística descritiva ... 100

Controle Estatístico de Processo ... 101

RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 102

CONCLUSÕES ... 116

REFERÊNCIAS ... 117

CAPÍTULO 4 – MONITORAMENTO DAS PERDAS NA COLHEITA MECANIZADA

DE CANA-DE-AÇÚCAR POR CARTAS DE CONTROLE ... 120

RESUMO ... 120

ABSTRACT ... 121

INTRODUÇÃO ... 122

MATERIAL E MÉTODOS ... 123

Caracterização da área e condução experimental ... 123

Máquinas utilizadas ... 124

Delineamento experimental ... 124

Indicadores de qualidade ... 125

Análises estatísticas ... 126

Estatística descritiva ... 126

Controle estatístico de qualidade ... 127

Cartas de controle de valores individuais ... 127

Cartas de controle da média móvel ... 128

Cartas de controle da média móvel exponencialmente ponderada ... 130

RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 132

CONCLUSÕES ... 146

REFERÊNCIAS ... 147

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 149

LISTA DE TABELAS

Página

Tabela 1. Modelo de máquina e número de fileiras colhidas de cana-de-açúcar. ... 25

Tabela 2. Características dos modelos de carta de controle. ... 39

Tabela 3. Escala de nota para a quantificação dos potenciais de falha. ... 58

Tabela 4. Escalas de notas para os indicadores de qualidade do processo de colheita mecanizada de mudas de cana-de-açúcar. ... 64

Tabela 5. Escalas de notas para os indicadores de qualidade em relação a colhedoras de mudas de cana-de-açúcar. ... 68

Tabela 6. Classificação dos danos causados aos colmos após a colheita mecanizada de mudas. ... 72

Tabela 7. Limites de especificação utilizados para análise do processo. ... 74

Tabela 8. Estatística descritiva para os indicadores de qualidade avaliados. ... 76

Tabela 9. Índices de capacidade dos indicadores críticos de qualidade. ... 82

Tabela 10. Plano de melhorias para a colheita mecanizada de mudas de cana-de- açúcar. ... 88

Tabela 11. Limites específicos para o desempenho da colhedora de cana-de- açúcar. ... 100

Tabela 12. Teste de distribuição normal de probabilidade e parâmetros da estatística descritiva para os indicadores de qualidade da colhedora de cana-de-açúcar. ... 103

Tabela 13. Teste de distribuição normal de probabilidade e parâmetros da

estatística descritiva para as perdas decorrentes da colheita mecanizada

de cana-de--açúcar. ... 132

LISTA DE FIGURAS

Página

Figura 1. Componentes da colhedora autopropelida de cana-de-açúcar picada. ... 22

Figura 2. Vista frontal (a) e interna (b) dos componentes da colhedora de cana-de- -açúcar. ... 24

Figura 3. Vista lateral da colhedora de cana-de-açúcar. ... 26

Figura 4. Hélices do extrator primário da colhedora de cana-de-açúcar. ... 27

Figura 5. Modelo do ciclo PDCA para elaboração do plano de controle. ... 37

Figura 6. Modelo de carta de controle de valores individuais. LSC: limite superior de controle; LIC: limite inferior de controle x : média geral dos valores individuais. ... 40

Figura 7. Modelo de carta de controle da média móvel. LSC: limite superior de controle; L : limite inferior de controle x : média estimada dos valores individuais. ... 41

Figura 8. Modelo de carta de controle da média móvel exponencialmente ponderada. LSC: limite superior de controle; LIC: limite inferior de controle x : média estimada dos valores individuais. ... 42

Figura 9. Modelo de gráfico para análise dos índices de capacidade do processo... 46

Figura 10. Etapas da execução do processo de analise de modo e efeito de falhas. .... 60

Figura 11. Fluxograma do processo de colheita mecanizada de mudas de cana-de- açúcar. ... 61

Figura 12. Índice de prioridade de risco para os indicadores de qualidade do processo de colheita mecanizada de mudas de cana-de-açúcar. ... 66

Figura 13. Índice de prioridade de risco para os indicadores de qualidade em relação à colhedora de mudas de cana-de-açúcar. ... 69

Figura 14. Carta de controle para o indicador de qualidade altura de corte. LIC:

limite inferior de controle; LSC: Limite superior de controle. LES: limite

específico superior; LEI: limite específico inferior. ... 77

Figura 15. Carta de controle para o indicador de qualidade índice de danos às

soqueiras. LIC: limite inferior de controle; LSC: Limite superior de controle.

LES: limite específico superior; LEI: limite específico inferior. ... 78 Figura 16. Carta de controle para o indicador de qualidade (%) gemas inviáveis. LIC:

limite inferior de controle; LSC: Limite superior de controle. LES: limite

específico superior; LEI: limite específico inferior. ... 79 Figura 17. Carta de controle para o indicador de qualidade velocidade de trabalho

da colhedora. LIC: limite inferior de controle; LSC: Limite superior de

controle. LES: limite específico superior; LEI: limite específico inferior. ... 81 Figura 18. Diagrama de causa e efeito para investigação e elaboração do plano de

melhorias para o processo de colheita mecanizada de mudas cana-de-

açúcar. ... 86 Figura 19. Diagrama de causa e efeito para investigação e elaboração do plano de

melhorias para o processo de colheita mecanizada de mudas de cana-de- açúcar, com ênfase na máquina. ... 87 Figura 20. Cartas de controle para a velocidade de trabalho da colhedora. LSC:

limite superior de controle; LIC: limite inferior de controle. Limites de controle elaborados com valores múltiplos do desvio padrão (a) 1 σ, (b) 2 σ e (c) 3 σ ... 104 Figura 21. Cartas de controle para a rotação do motor da colhedora. LSC: limite

superior de controle; LIC: limite inferior de controle. Limites de controle elaborados com valores múltiplos do desvio padrão (a) 1 σ, (b) 2 σ e (c) 3 σ ... 106 Figura 22. Cartas de controle para a temperatura da água do motor da colhedora.

LSC: limite superior de controle; LIC: limite inferior de controle. Limites de controle elaborados com múltiplos do desvio padrão (a) 1 σ, (b) 2 σ e (c) 3 σ ... 108 Figura 23. Cartas de controle para a temperatura do óleo hidráulico da colhedora.

LSC: limite superior de controle; LIC: limite inferior de controle. Limites de

controle elaborados com múltiplos do desvio padrão (a) 1 σ, (b) 2 σ e (c) 3

σ ... 110

Figura 24. Cartas de controle para o consumo horário de combustível da colhedora.

LSC: limite superior de controle; LIC: limite inferior de controle. Limites de controle elaborados com múltiplos do desvio padrão (a) 1 σ, (b) 2 σ e (c) 3 σ ... 112 Figura 25. Cartas de controle para a tensão elétrica no alternador da colhedora.

LSC: limite superior de controle; LIC: limite inferior de controle. Limites de controle elaborados com múltiplos do desvio padrão (a) 1σ, (b) 2σ e (c)

3σ ... 114 Figura 26 Perdas do tipo rebolo inteiro na colheita mecanizada de cana-de-a ú car

(a) arta de controle de valores individuais; (b) M dia m vel; (c) M dia m vel exponencialmente ponderada X e X : m dia geral dos valores

amostrais. ... 134 Figura 27 Perdas do tipo toco na colheita mecanizada de cana-de-a ú car (a) arta

de controle de valores individuais; (b) M dia m vel; (c) M dia m vel

exponencialmente ponderada X e X : m dia geral dos valores amostrais. .. 135 Figura 28. Perdas do tipo pedaço fixo na colheita mecanizada de cana-de-açúcar.

(a) Carta de controle de valores individuais; (b) Média móvel; (c) Média móvel exponencialmente ponderada X e X : m dia geral dos valores

amostrais. ... 137 Figura 29. Perdas do tipo cana inteira na colheita mecanizada de cana-de-açúcar.

(a) Carta de controle de valores individuais; (b) M dia m vel; (c) M dia m vel exponencialmente ponderada X e X : m dia geral dos valores

amostrais. ... 139 Figura 30. Perdas do tipo lascas na colheita mecanizada de cana-de-açúcar. (a)

Carta de controle de valores individuais; (b) M dia m vel; (c) M dia m vel exponencialmente ponderada X e X : m dia geral dos valores amostrais .. 141 Figura 31. Perdas do tipo pedaço solto na colheita mecanizada de cana-de-a ú car

(a) arta de controle de valores individuais; (b) M dia m vel; (c) M dia m vel exponencialmente ponderada X e X : m dia geral dos valores

amostrais. ... 143

Figura 32 Perdas totais na colheita mecanizada de cana-de-a ú car (a) arta de controle de valores individuais; (b) M dia m vel; (c) M dia m vel

exponencialmente ponderada X e X : m dia geral dos valores amostrais .. 144

FERRAMENTAS DA QUALIDADE NA COLHEITA MECANIZADA DE CANA-DE- -AÇÚCAR

RESUMO

A gestão da qualidade nas operações agrícolas mecanizadas é essencial para diminuir a variabilidade inerente à mesma, podendo, de certa forma, melhorar a análise e interpretação dos resultados, para assim elaborar um plano de melhorias mais eficiente. Partindo do conceito que as metas do planejamento da qualidade é um fator a ser atingido, o gerenciamento da colheita de cana-de-açúcar apresenta maior confiabilidade dos resultados, se os indicadores que afetam o processo forem detectados, menor ocorrência dos erros tipo I e II nas cartas de controle e, por fim, a utilização de um modelo de carta que se adapte melhor para cada situação. Neste sentido, objetivou-se no presente trabalho aplicar uma gestão sistêmica da qualidade na operação de colheita mecanizada de mudas e comercial de cana-de-açúcar, visando definir indicadores críticos de qualidade, padrão de rigorosidade específico de análise e definir um modelo de carta de controle para o melhor gerenciamento da colheita. O experimento foi desenvolvido em área agrícola de uma usina produtora de cana-de- açúcar no município de Frutal – MG. As análises dos dados foram baseadas no controle estatístico de qualidade, sendo utilizada a análise de modo e efeito de falhas, cartas de controle e índices de capacidade de processos. Existem sete indicadores críticos de qualidade, sendo que a altura de corte, índice de danos, porcentagem de gemas inviáveis e velocidade de trabalho possuem maior importância de análise, devido ao índice de prioridade de risco e a facilidade de obtenção dos dados para análise. Os indicadores de qualidade velocidade e consumo horário de combustível apresentam maior probabilidade de ocorrência do erro do tipo II ao usar o valor três (3σ) em associação ao desvio padrão. A carta de controle de valores individuais é a melhor opção para o monitoramento das perdas na colheita mecanizada de cana-de-açúcar, por apresentar maior facilidade na elaboração dos resultados, em relação às demais.

PALAVRAS-CHAVE: Controle estatístico de processo, Ciclo PDCA, FMEA,

QUALITY TOOLS IN MECHANICAL HARVESTING OF SUGARCANE

ABSTRACT

The quality management in the mechanized agricultural operations is essential to reduce the variability intrinsic to the same and can, in a way, improve the analysis and interpretation of results, so as to develop a plan to more efficient improvements. Based on the concept that quality planning targets is a factor to be achieved, the management of harvesting sugarcane has a higher reliability of the results, the indicators that affect the process are detected, a lower incidence of errors type I and II in control charts and, finally, the use of a charts template which fits best for each situation. In this sense, aimed to the present work apply a systemic quality management in mechanized harvesting operation billets and commercial sugarcane, in order to define critical indicators of quality, specific pattern of rigor of analysis and define a control chart template for the better management of harvest. The experiment was conducted in the agricultural area of a production plant sugarcane in the municipality of Frutal - MG. The data analysis was based on statistical quality control, failure mode and effect analysis, control charts and levels of capability processes. There are seven critical quality indicators, while the height of cut, damage index, the percentage of buds and unviable working speed of analysis have greater importance because of the risk priority index and ease of data collection for analysis. The quality indicators speed and fuel consumption of time are more probability occurrence of error type when using the value three (3σ) in combination with standard deviation. The control charts of individual values is the best option for monitoring losses in mechanical harvesting of sugarcane, due to its greater ease of processing of the results in relation to the other.

KEYWORDS: Statistical process control, PDCA cycle, FMEA,

agricultural machinery.

CAPÍTULO 1 – CONSIDERAÇÕES GERAIS

INTRODUÇÃO

A tese foi dividida em três etapas, na qual foi realizada uma análise de gestão de qualidade em todas as etapas de desenvolvimento do trabalho, visando otimizar o processo de colheita mecanizada de cana-de-açúcar, utilizando o controle estatístico de qualidade como ferramenta gerencial para a análise e a melhoria do processo.

As análises de gestão da qualidade na colheita de cana-de-açúcar foram aplicadas em dados provenientes da área agrícola de uma usina localizada no município de Frutal - MG, onde foi realizada a colheita de mudas, com intuito de direcioná-las ao plantio, como etapa subsequente ao ciclo de operações, e a colheita comercial de cana-de-açúcar durante a safra, destinada à indústria. Neste sentindo, o monitoramento contínuo da qualidade das mudas colhidas, o desempenho da colhedora e as perdas na colheita são essenciais para esta operação, uma vez que, se necessário, a implantação de um plano de melhorias deve ser realizada para diminuir a variabilidade inerente ao processo.

No primeiro capítulo, é abordada a colhedora de cana-de-açúcar, bem como os

fatores que afetam seu desempenho relacionado ao pleno funcionamento do motor e,

por fim, uma breve introdução aos métodos de avaliação das operações agrícolas em

função do controle de qualidade. No segundo capítulo, são apresentados os resultados

da análise gerencial da colheita de mudas e do desempenho da colhedora por meio da

análise do modo e efeito de falhas (FMEA), juntamente com a utilização do ciclo PDCA

(plano de controle), cartas de controle e índice de capacidade do processo. No terceiro

capítulo, são apresentados os resultados para o desempenho da colhedora, retratando

qual o melhor valor múltiplo do desvio-padrão, a ser utilizado para a elaboração das

cartas de controle, a serem designadas especificamente aos indicadores de qualidade

da operação, como forma de melhorar o gerenciamento da mesma, para se obter maior

credibilidade no momento da tomada de decisão. Por fim, o quarto capítulo retrata a

comparação entre os modelos de cartas de controle, aplicando-as nas perdas na colheita comercial de cana-de-açúcar, com a finalidade de se escolher um modelo que melhor represente este indicador de qualidade, para o seu monitoramento no decorrer da operação.

OBJETIVOS

1. Avaliar os indicadores de qualidade da colheita mecanizada de mudas de cana- -de-açúcar, por meio da análise do modo e efeito de falhas (FMEA).

2. Avaliar a probabilidade de ocorrência dos erros tipo I e II no desempenho de uma colhedora de cana-de-açúcar, por meio das cartas de controle de valores individuais.

3. Realizar o monitoramento das perdas durante a colheita mecanizada de cana-

-de-açúcar, utilizando-se de três modelos de cartas de controle.

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Colheita mecanizada de cana-de-açúcar

A colheita mecanizada de cana-de-açúcar crua vem sendo impulsionada pela legislação trabalhista e ambiental, em virtude de livrar o trabalhador das condições abrasivas do corte manual e evitando a queima da matéria-prima, visando reduzir os impactos ambientais (COELHO, 2009). Portanto, como a única alternativa viável para atender aos dois requisitos anteriores e associando ao maior rendimento de colheita, o uso de máquinas para o corte, carregamento e transporte (CCT) de cana-de-açúcar sem queima prévia torna-se imprescindível.

Segundo Ripoli (1996), existem dois tipos de colheita mecanizada de cana-de- -açúcar, sendo de cana inteira e cana picada. Porém, a colheita de comum uso no Brasil é a de cana picada crua, que pode ser destinada tanto para a produção de mudas quanto para a colheita comercial. De acordo com Costa Neto (2006), quando se faz uso de colhedoras de cana-de-açúcar, estas podem atingir capacidade de colheita de 600 a 1.000 t dia

, retratando sua elevada capacidade operacional.

Belardo (2010) observou que existe elevada variabilidade no decorrer da operação de colheita mecanizada de cana-de-açúcar, quando se deseja atingir uma velocidade fixa de trabalho a fim de atingir a maior capacidade de colheita ao longo do dia (t dia

), sendo esta variação perfeitamente comum no decorrer do processo de colheita, porém esta situação não deve afetar o nível de qualidade da operação com reflexos na ineficiência da relação do sistema máquina-planta-mão de obra.

Os potenciais fatores que afetam a colheita de cana-de-açúcar podem ser

descritos por meio das condições agronômicas, ambientais, técnicas e do

gerenciamento da operação, que influenciam no trabalho realizado pela colhedora e,

caso esta não seja executada dentro dos padrões de qualidade estabelecidos pelas

unidades produtoras, podem comprometer a qualidade da matéria-prima, a

produtividade e a longevidade do canavial (RIPOLI; RIPOLI, 2009), bem como a vida

útil dos componentes móveis e órgãos ativos das máquinas.

Para saber em qual parte do processo de colheita mecanizada de cana-de- -açúcar atuar, deve-se conhecer como é o funcionamento das colhedoras utilizadas atualmente, sendo que seu princípio de funcionamento é o mesmo, tanto para a colheita de mudas, quanto para a colheita comercial destinada à indústria, podendo ser descrito, de maneira geral, na seguinte sequência (JOHN DEERE, 2006):

1- Inicialmente, é realizado o corte das ponteiras da cana-de-açúcar pelos despontadores;

2- Na sequência, a matéria-prima é conduzida pelos divisores de linha, se necessário, e apoiada pelo rolo tombador para haver o direcionamento à realização do corte basal;

3- Após o corte basal, os colmos são direcionados para os rolos alimentadores, até chegar aos rolos picadores, onde é cortada em rebolos de tamanho que variam entre 30 e 40 centímetros;

4- Em seguida, são depositados no cesto, onde, pela ação do extrator primário, a maior parte das impurezas é removida por exaustão de ar, promovido por uma hélice giratória;

5- Na etapa seguinte, os colmos fracionados são conduzidos pelo elevador de taliscas, passando pelo extrator secundário para nova remoção de impurezas e, por fim, são descarregados, normalmente, em sistemas de transbordo específicos.

As colhedoras de cana-de-açúcar picada apresentam, de forma geral, a

disposição apresentada na Figura 1, na qual ocorre todo o processamento da

matéria-prima desde sua entrada na máquina até sua saída (JOHN DEERE, 2006).

Figura 1. Componentes da colhedora autopropelida de cana-de-açúcar picada.

Fonte: Adaptado de JOHN DEERE (2006).

Com o intuito de otimizar todo o processo de colheita mecanizada de cana-de- -açúcar, os grandes fabricantes do setor de máquinas agrícolas que desenvolvem as colhedoras, no Brasil, vêm buscando alternativas que resultam em melhoria do nível de qualidade realizada pela mesma, principalmente em relação aos menores índices de impurezas vegetais e minerais, desempenho e eficiência operacional e redução dos níveis de perdas e danos causados às soqueiras após o corte basal (LYRA, 2012).

Neste sentido, no processo da colheita mecanizada de cana-de-açúcar, por meio do

gerenciamento eficaz da operação, faz-se necessário conhecer detalhadamente a

colhedora, bem como as etapas e os componentes que realizam o processamento da

cana colhida (JOHN DEERE, 2006), na qual uma colhedora de cana-de-açúcar,

basicamente, possui dois sistemas: de corte e alimentação, e de limpeza e descarga do

material vegetal.

Sistema de corte e alimentação

Possui a função de direcionar a matéria-prima a campo, para o interior da máquina, para assim processa-la (Figura 2). A sequência lógica deste sistema é inicialmente realizada pela ação dos divisores de linhas (ao trazer os colmos para a largura útil da plataforma, se necessário), rolo tombador primário e rolo tombador secundário (direcionam os colmos para a realização do corte de base), controlador automático da altura de corte, mecanismo de corte basal (realiza o corte dos colmos pelo impacto das facas de corte aos mesmos), rolos alimentadores (conduzem os colmos inteiros até o local onde são fracionados) e o conjunto picador (constituído pelos rolos ou facões picadores, para haver o fracionamento dos colmos) (SANTAL, 2015).

(a)

Rolo tombador secundário

Rolo tombador primário

Corte de base

Divisor de linha secundário

(b)

Figura 2. Vista frontal (a) e interna (b) dos componentes da colhedora de cana-de- -açúcar.

Fonte: SANTAL (2015)

Atualmente, existem no ciclo de implantação da cana-de-açúcar diferentes formas de espaçamento ao realizar o plantio mecanizado. Em virtude destes espaçamentos, as colhedoras estão sendo adaptadas para a retirada da matéria-prima do campo para, posteriormente, conduzi-la à indústria, resultando em aumento da largura de sua plataforma de corte, o que, consequentemente, aumentará o volume de cana colhido. Neste sentido, existem no mercado, hoje, máquinas capazes de trabalhar durante a colheita nos seguintes espaçamentos (Tabela 1):

Rolo tombador secundário

Rolo tombador primário

Corte de base Rolos

levantadores

Rolos alimentadores Conjunto picador

Tabela 1. Modelo de máquina e número de fileiras colhidas de cana-de-açúcar.

Espaçamento de plantio (m)

Número de fileiras de cana-de-açúcar

1 fileira 2 fileiras 3 fileiras

1,50

John Deere 3520 CaseIH/CNH A8000 Santal/AGCO S5010

CaseIH/CNH A8800 -

0,90 x 1,50 - CaseIH/CNH A8800

John Deere 3522 -

0,75 x 0,75 x 1,50 - - CaseIH/CNH A8800

Segundo Magalhães e Braunbeck (1998), uma das principais limitações das colhedoras de cana-de-açúcar picada está relacionada ao sistema de corte e alimentação da colhedora, especificamente ao mecanismo de corte basal, independentemente do número de fileiras colhidas. O mecanismo cortador é composto por dois discos, acoplados nos rotores da máquina, apresentando em suas extremidades facas fixas. Os discos posicionam-se, de forma geral, na entrelinha da cultura durante a operação de corte, não se adaptando ao sistema de preparo do solo e do plantio em sulcos e, consequentemente, aumentando a probabilidade de conduzir para os mecanismos internos da colhedora elevada quantidade de solo, aumentando a proporção de impurezas no material colhido.

A maior parte das colhedoras comercializadas no Brasil ainda possui este tipo de mecanismo, atuando da mesma forma e, portanto, apresentando os mesmos pontos negativos ou potenciais de falhas (GRAY, 2008; CASTRO NETO, 2011).

Sistema de limpeza e descarga

O sistema constitui-se pelo despontador, disco de corte lateral, extrator primário

e secundário. O despontador tem por função realizar o corte das pontas dos colmos,

ainda presos ao solo, com o intuito de minimizar a quantidade de matéria-prima vegetal

direcionada ao interior da máquina, bem como para os colmos a serem direcionados ao plantio e à indústria, após seu processamento. Por outro lado, o disco de corte lateral possui o objetivo de cortar colmos entrelaçados entre uma linha e outra, com o propósito de evitar perdas desnecessárias de colmos durante o deslocamento da colhedora, estando alocado entre os divisores primários e secundários (Figura 3) (SANTAL, 2015).

Figura 3. Vista lateral da colhedora de cana-de-açúcar.

Fonte: Santal (2015)

O extrator primário tem por finalidade realizar a limpeza, em primeira instância, da matéria-prima colhida (até 80%) por meio de um vácuo gerado, expelindo as impurezas minerais e vegetais para fora da máquina, após os colmos serem fracionados e depositados no cesto de rebolos. Com esta mesma finalidade, porém, como limpeza suplementar do material estranho remanescente do extrator primário,

Extrator secundário

Extrator primário

Disco de corte lateral Elevador

de talisca

Despontador

existe o extrator secundário com um percentual de limpeza de até 20%

(SANTAL, 2015).

Segundo Matos (2012), o sistema hidráulico da colhedora é composto por bombas hidráulicas, impulsionadas por um motor de combustão interna, válvulas, que orientam e controlam o sistema, filtros e mangueiras. Neste sentido, os motores hidráulicos que acionam os extratores primários (Figura 4) e secundários, também fazem parte desse sistema e servem para acionar os subsistemas da máquina. Os motores e os cilindros hidráulicos são acionados por meio de fluido hidráulico sob condições definidas de pressão e vazão, que circula por todo o sistema (JOHN DEERE, 2006).

Figura 4. Hélices do extrator primário da colhedora de cana-de-açúcar.

Fonte: John Deere (2006).

Por fim, o sistema de descarga da colhedora é composto pelo elevador de taliscas. Este componente tem a função de retirar a matéria-prima, já limpa, do cesto e transportá-la até a sua deposição no conjunto trator-trasnbordo (JOHN DEERE, 2006).

De acordo com Silva et al. (2008), a maior quantidade de perdas é em função do

extrator primário, em virtude de sua elevada rotação e seu elevado poder de exaustão,

sendo que, no extrator secundário, as perdas decorrentes da colheita são praticamente irrisórias e difíceis de serem mensuradas a campo.

Desempenho da colhedora

Estudos sobre o desempenho das operações agrícolas mecanizadas em cana- -de-açúcar, ainda são escassos no Brasil, em especial para o monitoramento da colhedora, quando se refere às variáveis de desempenho do motor. Dentre as etapas mais importantes dentro do ciclo desta cultura, destaca-se a colheita de cana-de- -açúcar, pois, se a relação máquina-solo-planta-mão de obra não estiver em equilíbrio, a qualidade da operação, bem como a longevidade e a produtividade do canavial serão comprometidas (SUZUKI et al., 2007).

O monitoramento em tempo real de variáveis, referentes ao motor da máquina (colhedora), deve ser realizado com precisão e cautela, pois as variáveis são em maior parte mensuradas por sensores alocados em pontos específicos do motor. Com isso, a manutenção destes sensores é de extrema importância para o perfeito funcionamento da colhedora, o que pode refletir no desempenho da mesma durante a operação (HÅKANSSON, 2005).

O desempenho da operação de colheita mecanizada de cana-de-açúcar, tanto de mudas como em escala comercial, pode ser afetado, principalmente pelos fatores relacionados ao desempenho da máquina e do motor, sendo tais variáveis descritas a seguir:

- Velocidade: é influenciada diretamente pelas condições do canavial, ou seja,

pela quantidade de matéria-prima a ser colhida pela máquina, inclinação do terreno,

operador, desgaste do fio de corte das facas, dentre outros fatores, podendo estes

influenciar na eficiência operacional da colheita. Segundo Ripoli e Ripoli (2009), a

velocidade da colheita de cana-de-açúcar, durante a safra, deve ser ajustada em

virtude das características dos talhões, no que diz respeito à sistematização, ao porte

do canavial e à produtividade agrícola estimada, podendo esta consideração também

ser adaptada à colheita de mudas.

Por outro lado, Belardo (2010) relata que, com o aumento da velocidade de trabalho das colhedoras de cana-de-açúcar durante a operação, há aumento nas capacidades de colheita, sendo elas: capacidade efetiva, capacidade efetiva bruta de matéria-prima, capacidade efetiva bruta de colmos e capacidade efetiva líquida de colmos. Porém, estes resultados são destinados à colheita mecanizada durante a safra de cana-de-açúcar sendo destinada à indústria e não para a produção de mudas, visando ao plantio, em virtude de que o aumento da velocidade de trabalho da colhedora proporciona maiores danos às gemas viáveis das mudas, quando os colmos passam pelo sistema de corte e alimentação da máquina.

- Rotação do motor: possui a capacidade de interferir nas características de desempenho do motor. Portanto, as curvas características do motor representam o torque (N m), a potência utilizada (kW), o consumo específico (g kWh

) e o horário de combustível (L h

). À medida que se aumenta a rotação do motor, o torque aumenta até seu limite de rotação e, em seguida, tende a diminuir, a potência aumentar (até a rotação de potência máxima), o consumo específico de combustível atinge a faixa de consumo mínimo e, posteriormente, ultrapassa-o, causando incremento no consumo de combustível. Por fim, o consumo horário também sofre um incremento quando se aproxima da rotação de potência máxima (MIALHE, 1996). Dependendo da demanda de potência requerida durante a colheita, em virtude do volume de matéria-prima colhida, as colhedoras devem trabalhar próximas à faixa de potência máxima (rotação máxima do motor) para poder aumentar a operacionalidade e a eficiência da operação.

- Consumo horário de combustível: pode ser considerado como um dos principais problemas da colheita mecanizada de cana-de-açúcar, uma vez que, durante a safra de cana-de-açúcar, o consumo de óleo diesel situa-se próximo de 50 a 60 L h

(RIPOLI; RIPOLI, 2009). O consumo horário de combustível é influenciado pela velocidade de trabalho da colhedora, sendo que a maior velocidade retrata o maior consumo de óleo diesel durante a operação (BELARDO, 2010; LYRA, 2012).

Nery (2000), ao avaliar a colheita comercial de cana-de-açúcar com velocidade média

de trabalho da colhedora, a 2,6 km h

, encontrou consumo horário médio de

combustível de 49, 77 L h

na rotação próxima a de potência máxima do motor da colhedora.

- Temperatura da água do motor: possui relação direta com o sistema de arrefecimento, que controla a temperatura dos motores de combustão interna com o objetivo de retirar o excesso de calor, mantendo a temperatura na faixa de 85 a 95ºC.

Os motores de combustão interna, são máquinas ineficientes termicamente, aproveitam apenas 35% do calor total da combustão (BARGER et al., 1996). De acordo com Varella (2009), o sistema utilizado nos motores agrícolas é o de circulação forçada de água. O mesmo constitui-se de uma bomba centrífuga (bomba de água) que promove a circulação forçada do meio arrefecedor. Possui válvula termostática entre o cabeçote do motor e o radiador para o controle da temperatura. A quantidade de água do sistema pode ser reduzida consideravelmente, pois, neste sistema, a água está sob pressão e circula com maior velocidade (a temperatura é elevada quando a válvula termostática, o radiador e os demais constituintes deste sistema estão com problemas).

- Temperatura do óleo do hidráulico: o óleo hidráulico é um fluido usado como o meio de transmissão de energia nas máquinas agrícolas, tendo como característica mais importante a baixa compressibilidade, para realizar a movimentação de certos componentes, por meio de força, e também a lubrificação da colhedora de cana-de- açúcar. Neste sentido, o monitoramento da temperatura do óleo hidráulico é essencial para que o mesmo possa atuar dentro das especificações de viscosidade de cada tipo de óleo utilizado, pois à medida que a temperatura destes óleos ultrapassa 70ºC, o mesmo pode tornar-se com maior fluidez, não realizando com eficiência a lubrificação entre as partes móveis dos componentes mecânicos (PEDROSA, 2006). Esta situação de ausência de lubrificação pode aumentar o atrito existente entre os componentes móveis do sistema hidráulico e ocasionar o desgaste prematuro de suas peças, tendo de ser reparado pela manutenção.

Existem casos em que o óleo hidráulico, com temperatura acima de 82º, acarreta

diminuição da vida útil da bomba que o distribui, iniciando a deterioração do óleo e a

perda de aditivos (MARRUCCI, 2009) e, consequentemente, impedindo o pleno

funcionamento dos mecanismos hidráulicos da colhedora. Dessa maneira, o trocador

de calor, mecanismo que realiza o arrefecimento do óleo hidráulico, deve trabalhar continuamente, realizando a circulação forçada de ar, por meio de um ventilador acionado pelo sistema elétrico da máquina.

- Tensão elétrica ou de carga no alternador: na conversão de energia mecânica em elétrica, o alternador gera tensão e corrente elétrica para carregar a bateria e alimentar os sistemas completares da colhedora, todo o tempo em que estiver em funcionamento, utilizando o princípio do magnetismo. O eixo do rotor central do alternador recebe o movimento, por meio de correia e polias, do motor. Este eixo rotor possui em seu interior uma bobina de campo ou excitação, a qual recebe uma corrente elétrica, formando um campo eletromagnético polarizado e mantido pelos polos magnéticos (ROCHA, 2010).

O estator envolve todo o rotor do alternador, possuindo três distintas bobinas defasadas e, quando as linhas de campo magnético do eixo rotor atravessam perpendicularmente o estator, ocorre neste uma indução que resultará em uma geração de tensão de carga elétrica. A parte negativa é levada ao polo negativo, e o positivo é levado ao polo positivo da bateria e, paralelamente, aos sistemas elétricos. Quanto mais corrente elétrica no rotor, maior será sua geração no estator; mas, para isso, o alternador conta com o regulador de tensão, que mantém a passagem da corrente elétrica pela bobina do rotor para sempre haver uma tensão próxima a 14 Volts (MENDONÇA; SILVA, 2009). A recarga da bateria é essencial para haver o acionamento do motor para o funcionamento da colhedora (motor de partida), juntamente com as demais partes do sistema elétrico, sendo essencial a tensão gerada durante o trabalho da máquina.

Caso alguns dos fatores acima citados, que atuam em conjunto, estiverem em

condições inadequadas de trabalho, seja pelo desgaste natural de seus componentes,

seja pelo cronograma de manutenção inadequado, será muito difícil de atender aos pré-

requisitos de qualidade estipulados pela unidade produtora (MACMILLAN, 2002). Dessa

forma, a operação da colheita mecanizada poderá não atingir a qualidade desejada,

comprometendo todo o planejamento agrícola. Portanto, as regulagens e manutenções,

tanto preventivas como corretivas, tentando estas últimas serem evitadas, e se

ocorrerem, devem ser resolvidas rapidamente, para o pleno funcionamento do motor (SILVA et al., 2013).

Gerenciamento de operações agrícolas

Dentro do contexto da colheita mecanizada de cana-de-açúcar, seja ela destinada à produção de mudas para o plantio, seja comercialmente voltada para a indústria de açúcar e etanol, a forma de como e quando estas operações ocorrem são baseadas no seu gerenciamento, sendo determinadas pelos gestores da operação (SILVA et al., 2008).

O gerenciamento das máquinas de colheita parte da definição dos talhões de cana a serem colhidos, para onde serão transportadas, qual caminho será realizado, distância do deslocamento, dentre outros fatores (ANDRADE; PAIVA, 2012). Contudo, a operacionalização das máquinas que realizam a colheita de cana-de-açúcar, de maneira geral, depende basicamente de sua distribuição a campo, da logística do transporte e, por fim, da qualidade da operação a ser desempenhada no decorrer da colheita.

Neste sentido, associado à gestão da colheita mecanizada de cana-de-açúcar, está o planejamento de todo o ciclo desta operação. Segundo Maximiano (2004), o planejamento é uma ferramenta administrativa relacionando as operações a serem realizadas no futuro, dentro dos padrões de qualidade determinados.

Por outro lado, quando associamos os itens planejamento e qualidade em que as

operações agrícolas são desenvolvidas, no caso a colheita mecanizada de cana-de-

açúcar, este torna-se o primeiro passo do ciclo da melhoria sistêmica em um

determinado processo. Esta etapa envolve os responsáveis pelo entendimento do

processo ao qual se quer aplicar o planejamento, esperando resultados satisfatórios

que resultem em ganhos produtivos. Por fim, para atingir tais ganhos produtivos, é

necessário estabelecer três etapas: estabelecer metas ou intervalo de especificações,

identificar o caminho de como estas metas serão alcançadas e o método que será

utilizado para chegar a esta meta (MAXIMIANO, 2004).

Após o gerenciamento da operação de colheita definir qual o planejamento a ser realizado e as metas de qualidade a serem atingidas, pode-se utilizar como ferramenta para o planejamento a análise de modo e efeito de falhas. Esta análise levanta os indicadores críticos do processo, que causam potenciais de falhas no decorrer da operação e que diminuem ou não atingem os níveis de qualidade estabelecidos (FERNANDES; REBELATO, 2006).

O uso do método de análise de modo e efeito de falhas torna-se interessante para prevenir falhas decorrentes de um determinado processo, de modo que os gestores da operação possam identificar onde o processo pode falhar, por meio de seus indicadores de qualidade, considerando as características importantes do mesmo (BONANOMI et al., 2012). Esta ferramenta, quando associada à utilização das cartas de controle, pode tornar-se altamente aplicável no monitoramento da colheita mecanizada de cana-de-açúcar para aumentar o nível de qualidade desta operação.

Ao assumir o modo de causa e efeito de falhas como ferramenta do planejamento, torna-se possível aos gestores da operação realizar o gerenciamento dos riscos levantados pelo método. Segundo Palady (2004), o risco de um processo é a possibilidade de que uma incerteza ocorra, afetando as metas do mesmo, de forma positiva ou negativa. Contudo, a gestão dos riscos trata-se da maximização dos resultados de eventos positivos e da minimização dos eventos negativos, para assim os padrões de qualidade ou limites especificados serem atingidos.

Controle de qualidade

O controle de qualidade é uma medida adotada por organizações e empresas de diferentes segmentos, em todo o mundo, para definir padrões a serem atingidos de maneira uniforme durante cada etapa da linha de produção de produtos ou serviços (FERNANDES, 2005).

A análise baseada no controle de qualidade torna-se um sistema que considera o

grau de satisfação do consumidor, dos acionistas, dos funcionários, dos fornecedores e

da sociedade, baseado em seu produto final que, para as operações agrícolas

mecanizadas, vem a ser a menor relação custo-benefício possível, bem como o pleno desenvolvimento das culturas (TOLEDO; AMARAL, 2008). As propriedades dos produtos, serviços, atendimentos ou ações são testadas, por meio do atendimento aos padrões de qualidade impostos pelas unidades produtoras, que possuem metas a serem alcançadas, para tornar exequível e viável a operação.

Dentre os métodos utilizados para se monitorar a qualidade de determinados processos, pode-se fazer uso da análise de modo e efeito de falhas (FMEA), elaboração do plano de controle e melhorias (Ciclo PDCA) e, por fim, do controle estatístico de processo (cartas de controle e índice de capacidade).

Análise do modo e efeito de falhas (FMEA)

O método de análise do modo e efeito de falhas (Failure Mode And Effect

posteriomente, desenvolvido e aperfeiçoado pela NASA (Agência Espacial Norte Americana), em 1963, com a finalidade de previnir eventuais falhas nos equipamentos ou produtos antes que elas ocorram. Em 1977, ele passou a ser utilizado pela Ford, sendo aplicado na linha de montagem para a fabricação de automóveis (FERNANDES; REBELATO, 2006).

Segundo Toledo e Amaral (2008), a análise do tipo e efeito de falha é uma ferramenta de gestão de qualidade, que pode ser aplicada em qualquer etapa do ciclo produtivo, em qualquer análise e controle de qualidade em um processo, que busca, a princípio, evitar, por meio da análise das falhas potenciais e propostas de ações de melhoria, que ocorram falhas no projeto do produto ou do processo.

A visão da qualidade busca aumentar a confiabilidade das operações ou

produtos, tendo-se tornado cada vez mais importante para as equipes técnicas de

qualidade, pois a falha de um produto, mesmo que rapidamente reparada pela

manutenção e totalmente coberta por termos de garantia, causa, no mínimo, uma

insatisfação ao consumidor ao privá-lo do uso do produto por determinado tempo

(ESTORILIO; POSSO, 2009). Esta confiabilidade pode ser associada ao setor agrícola,

uma vez que os produtos e serviços deste setor possuem elevada probabilidade de se apresentarem fora dos padrões de qualidade desejados, em virtude da elevada fonte externa de variação.

O método de análise do modo e efeito de falhas pode ser aplicada tanto no desenvolvimento de um projeto do produto, como na validação de seu processo. As etapas e a maneira de realização da análise são as mesmas, ambas diferenciando-se somente quanto ao objetivo. Assim, comumente, as análises FMEAs são classificadas em dois tipos (TOLEDO; AMARAL, 2008):

-

são consideradas as falhas que poderão ocorrer com o produto, dentro das especificações do projeto. O objetivo desta análise é evitar falhas no produto ou no processo decorrentes do projeto. É comumente denominada, também, de FMEA de projeto.

-

são consideradas as falhas no planejamento e execução do processo, ou seja, o objetivo desta análise é evitar falhas do processo, tendo como base as não conformidades do produto final com as especificações do projeto.

De acordo Stamatis (2003), o FMEA deve ser implantado no desenvolvimento inicial de projetos, produtos, componentes, serviços ou processos, devendo também ser sistemicamente monitorado durante toda a vida útil do projeto, produto, componente, serviço ou processo, visando a incrementar ou manter melhorias no desempenho das operações. Com base nessas premissas, a análise da qualidade pelo método FMEA torna-se extremamente aplicável à análise dos indicadores de qualidade das operações agrícolas mecanizadas.

Segundo Fernandes (2005), o FMEA avalia sistematicamente a probabilidade de

ocorrer e/ou evitar possíveis falhas no decorrer de um processo, por meio da

severidade das falhas, e a forma de como as mesmas podem ocorrer e, caso ocorram,

como eventualmente poderiam ser detectadas. Por fim, levando em consideração a

severidade, ocorrência e detecção, pode-se gerar um índice de prioridade de risco, que

resulta em uma lista das principais falhas decorrentes de um processo, sendo tal

método aplicado em operações agrícolas mecanizadas por Barros e Milan (2010).

As diretrizes para a implantação de um sistema de análise de modo e efeito de falhas podem ser feitas da seguinte maneira:

1. Verificar modos de falha conhecidos e potenciais, em conjunto com uma equipe técnica de qualidade;

2. Determinar os efeitos de cada modo de falha e sua respectiva severidade (escalas de notas);

3. Identificar as causas possíveis para cada modo de falha e atribuir uma nota de ocorrência de falhas, em relação a cada causa;

4. Relatar o método de detecção da ocorrência do modo de falha e sua respectiva nota de detecção;

5. Avaliar o potencial de risco de cada modo de falha, por meio do índice de prioridade de risco;

6. Elaborar um plano de melhorias para a eliminação ou a redução dos riscos de falha.

Após a identificação do modo e efeito das causas de falhas que podem ocorrer no decorrer do processo, pela equipe técnica, a elaboração de um plano de controle torna-se fundamental e inter-relacionada com análise FMEA. O plano de controle a ser elaborado possui suas bases no ciclo de Deming ou PDCA (p-plan; d-do; c-check;

a-action), após a análise, interpretação e entendimento das etapas do processo produtivo por meio de fluxogramas específicos (TOLEDO; AMARAL, 2008).

Plano de controle para melhoria de processos

O ciclo PDCA baseia-se nas seguintes fases de execução:

- Planejar: definição de objetivo, metas e metodologia para atender à avaliação do processo;

- Executar: treinamento da equipe técnica e coleta de dados a campo;

- Verificar: análise dos dados e controle de qualidade;

- Agir: elaboração do plano de melhorias. Após a elaboração deste plano, se

necessário, deve-se realizar sua implementação, na qual se inicia outro ciclo (Figura 5).

Figura 5. Modelo do ciclo PDCA para elaboração do plano de controle.

O ciclo PDCA inicia-se pela fase planejamento (P). Em seguida, o conjunto de ações planejadas é executado (D), com o posterior monitoramento (verificação) do que foi realizado e se estava de acordo com o planejado (C), sendo esta verificação realizada repetidamente (ciclicamente). Por fim, pode ser implementada uma ação (A), se necessária, para eliminar ou ao menos minimizar as falhas decorrentes do processo (TOLEDO; AMARAL, 2008).

Por outro lado, o método, definição de metas, frequência e tamanho da amostra e treinamento da equipe de qualidade, no controle do processo, são formas de se garantir a detecção de falhas ao longo da operação. Sendo assim, todos os itens citados acima possuem influência na avaliação do nível de detecção do FMEA na análise de processo. Portanto, nota-se que todas as informações constantes no plano de controle (Ciclo PDCA), exceto o plano de melhorias, devem também constar no FMEA (FERNANDES, 2005).

Desta forma, a análise de determinada operação agrícola com uso do plano de controle e FMEA está inter-relacionada, pois, ao executar o plano de controle antes do FMEA, as informações deste serão utilizadas no FMEA. Caso o FMEA seja executado

• Treinamento da equipe técnica

• Coleta de dados a campo

• Análise dos dados

• Controle de qualidade

• Objetivo

• Definir metas

• Metodologia para avaliar o processo para atingir a meta

• Elaboração do plano de melhorias

Agir Planejar

Executar Verificar

Implantação do plano de melhorias

antes do plano de controle, todas as informações do plano de controle já constarão no FMEA; sendo assim, torna-se somente necessário produzir um documento com o ciclo PDCA com estas informações, e definir o plano de melhorias por meio da verificação das cartas de controle e o atendimento dos limites de especificações pelos indicadores de qualidade (FERNANDES, 2005).

Controle estatístico de processo

Dentre as ferramentas do controle estatístico de processo, as que mais podem ser aplicadas nas operações agrícolas mecanizadas são as cartas de controle, como uma alternativa para aumentar o nível de qualidade de seus indicadores (variáveis), sendo uma análise de interpretação de dados, visando ao melhor gerenciamento de determinada operação, como forma de diminuir o nível de variabilidade inerente à mesma (SILVA et al., 2013). Neste contexto, a análise da qualidade da operação torna- se ainda mais eficaz quando as tomadas de decisões são realizadas por pessoas capacitadas e que entendam sobre o processo em questão, para implementar melhorias em seu ciclo, eliminando ou diminuindo as fontes externas de variação.

Contudo, a finalidade das cartas de controle, de maneira geral, é detectar as possíveis variações externas ao processo; forçar o gerenciamento da operação com a criação de um plano de melhorias; inferir na capacidade e nos limites estabelecidos para o processo; redefinir, se necessário, os padrões de qualidade de determinados itens de produção; avaliar se as melhorias surtiram efeitos nos produtos e/ou serviços; e manter a qualidade da operação, caso a mesma satisfaça os padrões de qualidade exigidos, sempre levando em consideração até que ponto a melhoria contínua do processo não afeta os custos de produção (VOLTARELLI, 2013).

Por meio da Tabela 2, podem-se verificar os modelos de cartas de controle e

suas principais características:

Tabela 2. Características dos modelos de carta de controle.

Tipo de carta de controle Valor calculado Teste de normalidade Rigorosidade

Carta de valores individuais Real Normal Baixa

Carta de média móvel Estimado Normal Média

Carta de MMEP

Estimado Indiferente Alta

*Rigorosidade comparada entre os modelos de cartas de controle.

**MMEP – média móvel exponencialmente ponderada;

Fonte: Montgomery (2009)

Porém, para a aplicação desta ferramenta em operações agrícolas mecanizadas, pouco se sabe qual o melhor modelo de carta de controle a ser utilizada ou, ainda, qual o múltiplo do desvio-padrão que melhor se ajusta para prever o comportamento de um determinado indicador de qualidade, tendo como intuito final realizar um monitoramento específico para cada variável. Existem alguns trabalhos na literatura que apresentam o mesmo valor em associação com o desvio-padrão (valor de número três) para análise de todos os indicadores de qualidade de determinados processos (SILVA et al., 2008;

NORONHA et al., 2011; CASSIA et al., 2014, dentre outros), podendo esta concepção tornar ineficiente a tomada de decisão pelos gestores da operação, influenciando sistemicamente o processo avaliado, em virtude de haver escassez de estudos referentes a essas análises, comprovando que este valor associado ao desvio padrão seja aceitável.

Cartas de controle de valores individuais

As cartas de valores individuais devem ser utilizadas para o monitoramento dos

indicadores de qualidade que influenciam os itens ou processos produzidos ao longo do

tempo (MINITAB, 2007). Neste contexto, um determinado indicador de qualidade pode

ser monitorado e interpretado por sucessivas amostras, podendo ser coletadas em

certos períodos de tempo, em lotes de produção, em tempo real, ou em lotes de

matéria-prima, dentre outros, ou seja, são variáveis que possuem características

mensuráveis do processo, podendo ser consideradas como contínuas (WERKENA, 1995).

Durante a análise de um processo, estas amostras apresentadas em tempo cronológico, quantificam a variação pontual da amostra em torno da média. Quando comparadas aos limites de controle, se estas amostras apresentarem pontos que os extrapolem, o processo é considerado fora de controle estatístico (MINITAB, 2007), e a verificação da procura das causas especiais que o afetam é necessária para aumentar a qualidade dos itens produzidos, e, se necessário, um plano de melhorias deve ser elaborado e implementado.

Por outro lado, quando todas as amostras estão dentro dos limites de controle, o processo é considerado como estável, com presença somente de causas aleatórias (Figura 6).

Figura 6. Modelo de carta de controle de valores individuais. LSC: limite superior de controle; LIC: limite inferior de controle. x : média geral dos valores individuais.

Portanto, para o uso adequado destas cartas de controle, deve-se considerar e determinar qual o valor múltiplo do desvio-padrão a ser utilizado para cada indicador de

Amostras

Indicador de qualidade

_X LSC

LIC

qualidade, em específico, para o cálculo dos limites de controle, para assim otimizar e aperfeiçoar a análise de qualidade do processo.

Cartas de controle da média móvel

A carta de controle da média móvel representa inicialmente os valores individuais e, posteriormente, os valores da média móvel de abrangência (w), estipulado em virtude da rigorosidade a ser implementada na análise. O número de valores individuais apresentados corresponde ao valor da média móvel de abrangência, sendo esta abrangência a representação média dos valores amostrais (Figura 7), podendo ser verificada após a estabilização dos limites de controle (MONTGOMERY, 2009).

Figura 7. Modelo de carta de controle da média móvel. LSC: limite superior de controle;

LIC: limite inferior de controle. x : média estimada dos valores individuais.

Ressalta-se que os limites de controle, calculados no início do período amostral, são baseados em μ ± 3σ⁄√amostras, até atingir o valor mínimo da média móvel de abrangência. Esta condição retrata maior espaçamento entre os limites de controle, inferior (LCI) e superior (LCS), em relação ao seu estado final ou estacionário, uma vez que médias móveis calculadas abaixo do valor de abrangência, possuem alta correlação e dificultam a análise do processo (MONTGOMERY, 2009).

Amostras

Indicador de qualidade

__X LSC

LIC Número de valores individuais escolhidos para a realização da média móvel

Média calculado em razão de oito valores individuais (Média móvel de abrangência)