ARTIGO 7 - APLICAÇÃO DE FERRAMENTAS DE QUALIDADE

https://doi.org/10.15202/1981996x.2019v13n1p97

SEMIOSES: Inovação, Desenvolvimento e Sustentabilidade | Rio de Janeiro | ISSN 1981-996X | v. 13. | n. 1. | jan./mar. 2019

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APLICAÇÃO DE FERRAMENTAS DE QUALIDADE EM PROJETO ESTUDANTIL

APPLICATION OF QUALITY TOOLS IN STUDENT PROJECT

Ricardo Teixeira da Costa Neto*

Doutor em Engenharia Mecânica pela Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, PUC-Rio; Professor dos Cursos de Engenharia Mecânica do Instituto Militar de Engenharia, IME,

Rio de Janeiro, RJ, Brasil. E-mail: [email protected]

Elias Dias Rossi Lopes

Mestre em Engenharia Mecânica pelo Instituto Militar de Engenharia, IME; Professor dos Cursos de Engenharia Mecânica do Instituto Militar de

Engenharia, IME, Rio de Janeiro, RJ, Brasil. E-mail: [email protected]

Igor Lucas Reinaldo

Estudante de Engenharia Mecânica e de Automóvel do Instituto Militar de Engenharia, IME, Rio de Janeiro, RJ, Brasil.

E-mail: [email protected]

*Autor para correspondência RESUMO Este artigo tem por finalidade apresentar a aplicação de duas ferramentas da qualidade no Projeto de Suspensão de um veículo para a Competição Baja SAE Brasil: o Desdobramento da Função Qualidade (QFD) e a Análise dos Modos de Falha e seus Efeitos (FMEA). O objeto de estudo é um veículo off-road monotripulado e construído predominantemente por alunos. Utiliza-se o método de pesquisa quantitativo e bibliográfico, com obtenção de resultados que refletem a realidade do projeto e que contribuem para a sistematização de processos no desenvolvimento do trabalho. Palavras-chave: QFD. FMEA. Baja. Projeto de Veículos.

ABSTRACT This paper aims to present the application of two quality tools in the Suspension Project of a vehicle to Baja SAE Brazil Competition: Quality Function Deployment (QFD) and Failure Mode and Effects Analysis (FMEA). In this way, the object of study is an off-road one-person vehicle. The research methods utilized are quantitative and bibliographic, giving results that reflect


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the project reality and contributing to process systematization of the development of the work.

Keywords: QFD. FMEA. Baja. Vehicle Design. 1 INTRODUÇÃO

Alguns produtos da indústria necessitam ser tratados de maneira particularizada,

focando-se em necessidades específicas e na qualidade, como é o caso de carros

customizados. Para realizar essa prática de maneira sistemática, existem diversos métodos.

Alguns exemplos são o QFD (Desdobramento da Função Qualidade, em inglês) e o FMEA

(Análise de Modos de Falha e seus Efeitos, em inglês), ferramentas da qualidade utilizadas

mundialmente há décadas e com expressivos resultados de empresas renomadas.

Ambos necessitam de uma prévia análise de requisitos que guiarão o desdobramento

do projeto. O objetivo deste estudo é promover a aplicação do QFD e do FMEA no projeto de

um veículo off-road monotripulado, conhecido como Baja. Para participar da competição Baja

SAE Brasil, deve-se construir um veículo que obedeça a todas as regras estabelecidas a partir

do Regulamento Baja SAE Brasil (RBSB).

Nesse contexto, ratifica-se a importância da utilização de ferramentas da qualidade.

Poucos trabalhos foram feitos na área de Bajas com aplicação do QFD e FMEA, destacando-se

Zanovello; Souza e Turrioni (2002), como o mais detalhado dentre os encontrados na

literatura. Aplicou-se, no entanto, o QFD e FMEA mais sintética e menos detalhadamente,

quando em comparação ao que é feito no presente trabalho, que se baseia na Trilogia Juran

da Qualidade, utilizando também o modelo Kano da Qualidade. Dessa forma, o presente

trabalho possui o diferencial de ser feito com objetivos quantitativos e utilizar uma

metodologia original de aplicação, mesclando particularidades de outras já abordadas na

literatura.

Com os resultados obtidos, espera-se promover a sistematização de processos dentro

da equipe em questão e em outras que passem a utilizar essas ferramentas. O uso de

ferramentas da qualidade permite que os estudantes, encarregados totalmente pelo projeto

do veículo, consigam definir e priorizar requisitos técnicos conhecendo-se os requisitos do

cliente, permitindo uma visão de projeto completa já desde o início da graduação, quando os

estudantes são inseridos em projetos estudantis.


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2 REFERENCIAL TEÓRICO

Toda a pesquisa é apoiada em 3 principais conceitos essenciais para a aplicação das

ferramentas da qualidade já citadas: requisitos do cliente, requisitos técnicos e modos de

falha. Com base na exploração minuciosa dos RBSB, é possível entender, em quase sua

totalidade, o que o cliente deseja e formas de se evitar falhas. Completa-se esse entendimento

por meio de práticas alternativas, que são explicadas em seções seguintes.

2.1 Regulamento Baja SAE Brasil

Com o objetivo de regulamentar e definir quais as diretrizes iniciais a serem seguidas

pelas equipes que desejam participar da Competição Baja SAE Brasil, a SAE Brasil publica,

periodicamente, com atualizações de segurança, algumas normas. Como o objetivo deste

trabalho é a aplicação experimental das metodologias citadas apenas no subsistema de

suspensão, detalha-se apenas o que diz respeito a esse subsistema e a características gerais

do veículo. Os capítulos 5 e 7 do RBSB regulam três principais aspectos do subsistema de

suspensão: fixadores, ruídos e material.

Os fixadores devem ser todos pertencentes, no mínimo, a categoria 5 da SAE, metric

grade 8.8 ou equivalentes militares. A observância desse detalhe torna-se essencial quando

são utilizadas peças que não são empregadas, originalmente de fábrica, juntas. Além disso, os

parafusos que podem ser utilizados são catalogados no regulamento e as porcas devem ser

de cativeiro, isto é, com travamento permanente.

O nível de ruídos provenientes da suspensão deve ser o mínimo possível, buscando

boas práticas de engenharia e de modo a transmitir segurança a um possível comprador.

Quanto ao material dos braços, todos devem ser submetidos a análise estrutural,

comprovando a resistência aos possíveis esforços. Deve-se, também, evitar soldas em locais

desnecessários, a fim de não comprometer a segurança do piloto.

No tocante à características mais gerais do veículo, o regulamento salienta a

necessidade de o veículo possuir 4 ou mais rodas, comportando um piloto de 1,90 m e de 110

kg e bitola máxima de 1,62 m. Além disso, é importante que seja um veículo resistente,

atraente visualmente, com bom custo-benefício e que satisfaça os requisitos mínimos de

segurança estabelecidos.


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2.2 Desdobramento Da Função Qualidade (QFD)

Segundo a definição do The American Supplier Institute, QFD é uma ferramenta que

traduz os requisitos do cliente em procedimentos de cada etapa do processo produtivo. Trata-

se, portanto, de um método que, basicamente, leva em consideração as necessidades do

cliente para se produzir ou criar determinado produto, ou ainda para a elaboração de um

projeto.

Historicamente, segundo Prassad (1998), foi uma técnica usada bastante pelos

japoneses a partir da década de 70, especialmente pela Toyota, que obteve redução de 50%

no custo de produção e necessitou da terça parte do tempo normalmente necessário para tal.

O QFD pode ser entendido como 4 etapas, segundo Pahl; Wallace e Blessing (2007), as quais

estão altamente relacionadas de modo que uma somente se inicia quando a anterior se

encerra. As fases são:

1. Planejamento do produto, tendo ideias, rascunhando, obtendo dados do cliente.

2. Planejamento de implantação, pensando em como irá ser elaborado o produto.

3. Planejamento do processo, pensando nas ferramentas e meios a serem utilizados.

4. Planejamento de produção, a fim de colocar em prática tudo apurado anteriormente.

Figura 1 - Modelo de EHOQ (BERGQUIST; ABEYSEKERA, 1996).

A principal ferramenta utilizada em cada uma dessas fases é a HOQ (Casa da Qualidade,

em inglês), cujo modelo, com o passar do tempo e a evolução do método, foi alterado por


101

Dom Clausing e outros, com acréscimos de fases e aperfeiçoamentos, gerando o EHOQ

(Extensão da Casa da Qualidade, em inglês). Surgiram, então, diversas variações desse

método, mas a ideia de ligação dos “comos” e “os quês” continuam como base, mudando

poucos detalhes. Neste trabalho, aborda-se uma nova estrutura que, de modo simples e

organizado, satisfaz todas as condições. Há os elementos básicos, que são os “os quês”, os

“comos”, os “quantos” e os “porquês”, e os elementos que representam a relação entre os

mesmos. Com base nessa ideia, pode-se abordar as fases do uso do QFD de modo mais formal

por meio de 6 passos, que são descritos a seguir:

Figura 2 - Modelo de EHOQ (PRASAD, 1998)


102

Figura 3 - Desenho de EHOQ (MOUBACHIR; BOUAMI, 2015)

Para a aplicação do QFD no planejamento do produto, deve-se construir uma matriz

de análise, como mostrados de diversos modos nas Figuras 1, 2 e 3. Os passos desse método

são:

1. WHATs (CR – Requisitos do consumidor, em inglês): Coletar informações a respeito do que

o usuário necessita no produto, por meio de pesquisas de opinião ou outro método eficaz.

Segundo Moubachir e Bouami (2015), deve-se organizar com pesos absolutos as

necessidades do consumidor, a fim de estabelecer, no momento da produção, quais devem

ser levadas ainda mais em consideração do que as demais, sendo o maior peso

correspondente à maior importância. Essa numeração corresponde ao CIR (Grau de

importância para o consumidor, em inglês) de cada necessidade, sendo obtida por meio de

consulta ao cliente ou por meio da análise de produtos de sucesso do mercado (PRASAD,

1998). Quanto maior o CIR, mais importante.

2. HOWs (TR – Requisitos técnicos, em inglês): Segundo Moubachir e Bouami (2015), trata-se

de determinar as características técnicas do produto, que devem se relacionar com as

necessidades do cliente, sempre que possível. Cada WHAT possui um ou vários HOWs

relacionados. Além disso, deverá ser dada uma classificação a cada requisito, sendo o

menor número correspondente ao requisito mais importante, segundo Prasad (1998).

3. HOW MUCHes: Obter quais são os HOWs essenciais e viáveis, dando a cada um deles o

total de 3 índices. Um deles de 1 a 5, que representa o desempenho dos concorrentes


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segundo especialistas internos (benchmarking interno), sendo o maior valor para um bom

desempenho (RODRIGUES, 2014). Outro índice deve ser o peso global, que medirá o

desempenho na satisfação do cliente. A fórmula para o peso global para cada requisito

técnico pode ser feita de várias maneiras, mas a mais comum é: onde é o peso absoluto do

k-ésimo requisito do cliente que se relaciona com o critério técnico em questão e é o grau

dessa relação. Assim, quanto maior o índice desse cálculo, mais a qualidade técnica é

relacionada com as pretensões do consumidor (BERGQUIST; ABEYSEKERA, 1996). Por fim,

o último índice é o valor padrão que se deseja alcançar ou já estabelecido por normas. Por

exemplo, se deseja-se produzir um café com temperatura de 50°C, no requisito técnico

“temperatura do café”, o valor padrão será 50°C (BERGQUIST; ABEYSEKERA, 1996).

4. WHYs: Comparar o produto com concorrentes do mercado, segundo avaliações do cliente

(benchmarking externo). Usa-se uma escala de 1 a 5, sendo 5 atribuídos à máxima

satisfação. Deve-se, de preferência, coletar nomes de concorrentes e de produtos de alto

nível (RODRIGUES, 2014).

5. WHATsxHOWs: Relação entre as necessidades do usuário e as características técnicas do

produto, observando quais são estas que estão mais ligadas àquelas. Caso a ligação seja

forte, a caraterística não poderá ser dispensada, pois afetará diretamente a qualidade do

produto final. No entanto, caso haja uma relação fraca, certas características podem ser

deixadas de lado, a fim de obter benefícios em outros quesitos, como custo de produção,

etc. Usa-se diferentes escalas, ficando com valores mais elevados aquelas mais

relacionadas entre si. Alguns exemplos são 0,1,3,9 ou 1,2,3,4 ou 4,8,12,16 (BERGQUIST;

ABEYSEKERA, 1996).

6. HOWsxHOWs: Determinação da relação entre as características técnicas do produto, a fim

de, principalmente, identificar relações inversas, ou seja, relações nas quais à medida que

um aspecto é aperfeiçoado, outro é prejudicado. Esta última é indicada com um sinal (-),

enquanto a sua oposta por um (+). Caso haja dúvida ou nenhuma relação, usa-se (?). Ao

mesmo tempo, deve-se dar pesos à relação, a fim de determinar se é forte, moderada ou

fraca, como é feito no WHATsxHOWs (BERGQUIST; ABEYSEKERA, 1996).

Em resumo, a cooperação entre cliente e fabricante é essencial para a geração de um

produto que possibilite satisfação para ambas as partes.


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2.3 Análise Dos Modos De Falha E Seus Efeitos (FMEA)

Com a ampliação do setor industrial e com a necessidade de garantir confiabilidade no

produto, necessitou-se desenvolver um método com uma sequência de passos através dos

quais seria possível obter isso de modo sistemático e efetivo. Assim, surge o FMEA, que busca

prever, analisar, prevenir e evitar ou controlar possíveis falhas em um projeto ou sistema

(RODRIGUES, 2014).

O foco do método é no modo de falha, definido como o mecanismo de falha,

procurando entender os diversos aspectos relacionados à não-conformidade (LORENTZ et al.,

2001). Por volta de 1963, a NASA começou a praticar de maneira formal esta metodologia,

devido à elevada exigência de credibilidade em seus equipamentos e produtos.

Posteriormente, houve larga difusão, especialmente, para as indústrias aeronáutica,

automobilística, médica e nuclear (EBELING, 2001).

A Citroën, seguida pela Peugeot, a partir de 1977, contribuiu bastante para a difusão

do método, sendo pioneira em sua área.

Pode-se dizer que existem, basicamente, 4 tipos de FMEA (STAMATIS, 1995):

1. FMEA de sistema: É utilizado ainda na fase brainstorming, sendo fundamental para analisar

as falhas em potencial e nas relações entre o sistema e seus subsistemas. Em outras

palavras, o foco é avaliar os conceitos e ideias iniciais.

2. FMEA de produto: Antes de passar para a produção, faz-se uma análise crítica do projeto

do produto, buscando erros e falhas de projeto.

3. FMEA de processo: É empregado, principalmente, nas etapas de montagem e fabricação,

buscando analisar os equipamentos, a mão de obra, o ambiente de trabalho, etc.

4. FMEA de serviço: Passa a ser uma realidade somente no fim do projeto. É utilizado em cima

do produto, antes que ele seja disponibilizado para o cliente, de modo a evitar desagrados

e desgastes, fora os custos extras que podem advir de um possível defeito de fábrica.

Sendo um método relativamente fácil de aplicar, tornando-se mais complexo ou mais

simples dependendo do sistema, o FMEA deve considerar todos os fatores possíveis, tais como

a mão de obra, o meio em volta, os materiais utilizados, os equipamentos empregados, etc.

Existem 3 medidas fundamentais a serem determinadas (BAHRAMI; BAZZAZ; SAJJADI, 2012):

• Ocorrência: A possibilidade de ocorrer a falha, que deve ser baseada na frequência com a

qual a mesma ocorre em produtos análogos ou iguais, ou até mesmo com base em uma

literatura precisa e atual. Essa etapa serve para alterar-se alguma fase do processo


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produtivo ou para tomar-se medidas preventivas com o intuito de reduzir tal índice. A

probabilidade é medida em uma escala de 1 a 10, como mostrado no quadro da direita da

Tabela 1, cujo valor será atribuído à variável “O”.

• Severidade: O impacto da falha é o nível de danos que a falha gerará para o produto ou

sistema numa possível ocorrência. Tal noção pode ser obtida com a consulta de

engenheiros experientes e com a realização de passos lógicos, observando quais áreas são

afetadas com determinado erro, conseguindo, assim, um modo efetivo de medir o grau.

Após pesquisas, deve-se dar um índice “S” à falha, que também varia de 1 a 10, de acordo

com o quadro da esquerda da Tabela 1.

• Detecção: É o índice que mensura a probabilidade de detectar uma falha antes do produto

chegar ao cliente. Assim, busca-se otimizar o tempo no qual ocorre essa percepção. Pode-

se medir essa habilidade em uma escala de 1 a 10, cujo resultado representará o valor de

uma terceira variável “D”, semelhante à escala usada para o fator “Ocorrência”, mas

inversamente proporcional. É dado o valor "1" a uma falha sempre detectável e o valor

"10" para uma falha nunca detectável.

O produto dessas três medidas dá origem ao que foi chamado de RPN (número

prioritário de risco, em inglês), um importante fator na prática do FMEA e que mostra qual a

falha que deve receber mais custos de auxílio e mais tempo destinado à sua prevenção, uma

vez que esse índice considera os 3 principais fatores mais importantes de erro. Seu valor, como

pode-se observar, varia entre 1 e 1000 (BAHRAMI; BAZZAZ; SAJJADI, 2012).

Quanto maior o RPN, maior é a urgência de tomar medidas corretivas relacionadas à

falha. Portanto, para reduzir os riscos, deve-se reduzir ao máximo os índices (RODRIGUES,

2014). A prática do brainstorming, a consulta em uma boa literatura e a presença de

engenheiros experientes são fatores de base para que as três fases citadas anteriormente

ocorram de modo mais eficiente e real possível (BAHRAMI; BAZZAZ; SAJJADI, 2012).

Tabela 1 - Graus para o Cálculo do RPN

Nível Efeito Nível Taxa de Possibilidade de Falha Possibilidade de Falha

10 Perigoso 10 >1 a 2 Extremamente provável

9 Sério 9 1 a 3 Bem provável

8 Extremo 8 1 a 8 Falha reincidente


106

7 Elevado 7 1 a 20 Alta

6 Significante 6 1 a 80 Moderadamente alta

5 Moderado 5 1 a 400 Moderada

4 Baixo 4 1 a 2000 Relativamente baixa

3 Reduzido 3 1 a 15000 Baixa

2 Muito reduzido 2 1 a 150000 Remota

1 Nenhum 1 1 a 1500000 Próxima ao impossível

Fonte: CHANG; SUN, 2009.

De uma maneira geral, deve-se seguir uma sequência de passos e

autoquestionamentos para colocar o FMEA em prática, de acordo com a Figura 1. Esse modo

de encarar o FMEA tem a função de guiar a aplicação do processo, organizando-se as ideias.

Desse modo, percorre-se um circuito até que se satisfaça um valor mínimo de RPN. O primeiro

passo é obter quais são os modos de falha, chamados aqui de fatores de risco. Deve-se prever

quais são mais prováveis de acontecer, através de ferramentas complementares de gestão.

Uma maneira eficiente é a estruturação do FTA (Árvore de Análise de Falhas, em inglês)

(LORENTZ et al., 2001) por meio de um brainstorming. Em cima desses dados, avalia-se os

possíveis efeitos, obtendo-se, assim, as medidas “S” e “O”. Posteriormente, deve-se buscar

estabelecer fatores que auxiliem na detecção de futuras falhas, cujas prioridades são de

acordo com a medida “D”. Por fim, calcula-se o RPN e, caso seja necessária uma reforma,

observa-se quais partes do projeto devem ser reformuladas. Por meio de atribuição de

tarefas, distribui-se os trabalhos entre os membros da equipe do jeito que melhor convier.

Um dos fatores que podem ser cruciais em todo o processo é a melhoria da qualidade das

condições de trabalho, uma vez que o entusiasmo e o conforto proporcionam maior sucesso

da equipe.


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Figura 4 - Fluxograma de aplicação (BAHRAMI; BAZZAZ; SAJJADI, 2012)

3 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS

3.1 Coleta de Dados

Foram utilizadas diversas maneiras distintas para a obtenção de dados, dependendo

da necessidade e da disponibilidade da fonte de dados. No QFD, consultou-se o RBSB, bem

como entrou-se em contato com outras equipes de Baja, pelo Brasil, com o objetivo de coletar

quais os requisitos principais exigidos para a competição.

Para se definir os valores padrões do projeto, foram buscadas informações técnicas

relativas à especificação dos diversos componentes e subsistemas.

O benchmarking externo foi obtido a partir da consulta de resultados oficiais da

competição, sendo escolhidas duas equipes com desempenhos médios, sendo a primeira com

última participação em 2013 e, a segunda, em 2016.


108

Para o benchmarking interno, fez-se uma enquete com a equipe, coletando a opinião

dos integrantes no tocante ao desempenho do concorrente, em média, nas competições. Para

isso consultou-se os resultados das equipes na competição mais recente, o benchmarking

externo, fotos e vídeos de outros carros que participaram da competição.

O custo é facilmente mensurado através da realização de um orçamento, montado a

partir de reuniões feitas com os membros da equipe.

Por fim, no FMEA, a principal ferramenta utilizada para o levantamento dos possíveis

modos de falha foi um brainstorming com toda a equipe. Desse modo, não são considerados

apenas as falhas da suspensão, mas também as que ocorrem em interação com outros

subsistemas.

3.2 Análise de Dados

Para a análise de dados, utilizou-se métodos simples, mas efetivos e que refletem a

realidade. Alguns não precisavam ser trabalhados, pelo fato de já expressarem, por si só, o

que a metodologia deseja. Outros, como é explicado a seguir, foram manipulados pela equipe.

No QFD, para a obtenção do benchmarking externo com um valor de 1 a 5, dividiu-se

a nota da respectiva equipe pela maior nota obtida na competição, multiplicou-se por 5 e

arredondou-se para o inteiro mais próximo. Desse modo, tem-se uma nota para efeitos

comparativos futuros.

No FMEA, a fim de obter os graus para o cálculo do RPN de maneira coerente,

ranqueou-se os modos de falha, as possíveis causas e os modos de detecção, separadamente,

de acordo com os respectivos índices associados. Desse modo, pode-se evitar que, devido à

manipulação de muitos dados, perder-se a noção de hierarquia entre os aspectos avaliados.

Os dados do QFD foram organizados na Casa da Qualidade e os dados do FMEA foram

organizados em tabelas. Assim, concentra-se, praticamente, todos os dados da pesquisa.

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES

Aplicando o referencial teórico explicado anteriormente, junto aos procedimentos

metodológicos explanados, é possível montar os dados do QFD e do FMEA, como mostrados

abaixo. A Casa da Qualidade desenvolvida no projeto do veículo é apresentada na Figura 5.


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Figura 5 - Casa da Qualidade para o projeto da suspensão

No QFD, observa-se que, pelos pesos globais iguais a 145, o amortecimento e a rigidez

equivalentes são de suma importância para uma suspensão ideal. Associado a isso, o cálculo

de frequências naturais de vibração do chassi é essencial para se achar os valores padrões


110

destes dois requisitos. Ao se comparar ao projeto anterior do Víbora, que não fez uso do QFD,

revela-se que há algumas não-conformidades após sua construção e montagem. A suspensão

dianteira está mais macia, enquanto a traseira está mais rígida, quando comparados aos

valores previstos em projeto. Com isso, eleva-se a possibilidade de danos à estrutura do

veículo e reduz-se o conforto do motorista. No projeto, preocupou-se com essa possibilidade.

Logo em seguida, tem-se a geometria, com peso global 135, que influencia a rigidez e

amortecimento equivalentes, bem como fatores como o vão-livre e a amplitude de oscilação

dos braços das suspensões. Os valores padrões relacionados são o câmber, o cáster, o ângulo

de convergência e a inclinação do pino mestre (MOZER; MAIA, 2012). Tais ângulos definem o

grau de autoalinhamento, o tipo de esterçamento, a geometria anti e a existência ou não de

bump steer ou oversteer. Os fatores citados até o momento definem, praticamente, toda a

dinâmica veicular do VOM.

Em quarto lugar, observa-se a manobrabilidade, já que a absorção de impactos efetiva

contribui para a estabilização da direção. Além disso, a limitação do curso da barra de direção

é feita pela geometria da suspensão, devendo-se ter cautela para que não haja interferência

entre os dois subsistemas. Apesar de não haver uma medida específica que mensure a

manobrabilidade, se pode analisar o comportamento em curvas do veículo, utilizando, assim,

os dados de Oliveira (2016). O valor utilizado foi o fator de estabilidade para modelo de

rolagem.

A robustez, assim como o visual, é uma caraterística subjetiva, não havendo padrões

ou medidas que o qualifique. Nesse contexto, a prática do benchmarking torna-se

indispensável. A robustez é garantida pela escolha do material adequado, pela geometria que

proporcione esforços nas regiões mais resistentes e, ainda, através de testes de laboratório

que avaliem essa resistência.

O custo pode ser facilmente reduzido através da obtenção de patrocinadores, tanto

de capital como de peças, que é o procedimento realizado na equipe. No tocante à

manutenção, avalia-se a facilidade de realizá-la, tanto em termos de custo, como em termos

de acessibilidade física e de disponibilidade de ferramentas adequadas. Para isso, busca-se,

ao longo do projeto, manter essa preocupação.

Por fim, há o conforto do piloto, dependente de vários fatores. Alguns deles são

subjetivos, como assento adequado, espaço livre na cabine e nível de ruído sonoro (GILLESPIE,

1992). Outros são técnicos e mensuráveis, como o ponto de vista antropométrico. Como a


111

região de articulação do tronco com as pernas encontra-se muito próxima ao assoalho, torna-

se mais difícil o acionamento dos pedais, além de forçar mais a coluna vertebral. Uma solução

seria a elevação do banco, que está relacionada à altura do assoalho em relação ao solo. Nesse

contexto, destaca-se o papel regulador de nível da suspensão, devendo-se, ainda, ter cautela

para que não haja uma elevação excessiva do centro de massa e consequente desestabilização

do veículo. Surge, então, a dificuldade de se obter a melhor relação conforto-estabilidade.

Para mensurar o grau ergonômico, optou-se por citar no valor padrão apenas os ângulos

perna-quadril e joelho, por serem mais importantes e relacionados, indiretamente, com os

demais, e que foram adotados no projeto (DA SILVA et al., 2013).

No FMEA, inicialmente, durante a concepção das primeiras ideias a respeito do veículo,

como a escolha do tipo de suspensão, obteve-se o FMEA de Sistemas apresentado na Tabela

2.

Tabela 2 - FMEA de Sistema da Suspensão

FMEA de Sistema

Ações Falha Desencadeada S Causas O Medidas de

Detecção D RPN

Uso de Suspensão Duplo A

Aumento do peso veicular 5

Grande quantidade

de peças 7 Simulação de

peso 1 35

Comportamento dinâmico

indesejado 7 Dificuldade

de projetar 6 Simulação dinâmica 3 126

Uso de Suspensão com Braço Semiarrastado

Quebra do braço da suspensão 10

Esforço concentrado em um braço

3 Simulação de

tensão e deformação

3 90

Fazendo uso da ferramenta "Propriedades de massa", do software Solidworks®, pode-

se obter, com boa aproximação, o peso do veículo, bem como de submontagens. Assim,

comparando-se com outras equipes, pode-se verificar que o peso está dentro de um intervalo

aceitável.

Quanto aos problemas desencadeados devido à complexidade da suspensão duplo A,

faz-se necessário simulações dinâmicas utilizando Lotus®. Verifica-se, assim, que o

comportamento da suspensão em curvas e passagem por defeitos na pista é adequado.

Devido ao ponto de ancoragem do amortecedor ser localizado em região inadequada,

pode-se verificar concentração de tensão e deslocamentos excessivos em determinadas


112

partes do braço da suspensão. A ferramenta "Simulação", do software Solidworks® propicia a

simulação dessa situação, ajudando a controlar a probabilidade de fratura.

Posteriormente, busca-se levantar os possíveis problemas que surgem devido às falhas

de especificação, no FMEA de Produto (Tabela 3). O material usado na roda, combinado com

o aro escolhido, proporciona resistência a deformações. Além disso, o tipo de pneu utilizado

determina o coeficiente de aderência com o solo argiloso encontrado no local da competição,

auxiliando na previsão da capacidade tratativa do VOM.

Tabela 3 - FMEA de Produto da Suspensão

FMEA de Produto


Detecção D RPN

Especificação dos Pneus

Deformação da roda 7

Baixa resiliência

do material 4

Verificar valores de

resiliência dos materiais

6 168

Baixa força trativa disponível 3

Banda de rodagem

com pouca aderência

5

Verificar coeficiente de aderência do

pneu com solo

6 90

Pouco espaço para o encaixe da

manga de eixo 9

Uso de aro pequeno

2 Visualização por CAD 3D 1 18

Pouco espaço para o subsistema de

freios 9 2

Comparar com demais equipes

2 36

Definição da Geometria

Dive excessivo 6 Braço com ângulos

inadequados


Squat excessivo 6 5 Comparar com

demais equipes

4 120

Especificação da Rigidez da Suspensão

Quebra do braço da suspensão 10

Rigidez elevada

4 Simulação computacional 3 120

Desconforto

6 4 Verificar

frequências de Olley

3 72

6 Rigidez baixa

4 Simulação computacional 3 72

6 4 Verificar

frequências de Olley

3 72


113

Percebe-se que, pela visualização por CAD 3D, fazendo uso de ferramentas de

interferência e de projeção, é possível evitar problemas simples, como impedimento espacial

e dive ou squat excessivos.

Com o intuito de utilizar rigidezes adequadas, simulações computacionais em MatLab®

são úteis para se obter as frequências naturais de vibração do sistema. Como parâmetro de

comparação, os Critérios de Olley guiam limitando quais as frequências adequadas. Evita-se,

assim, quebra de peças, bem como comprometimento da ergonomia veicular.

Na fase seguinte, quando são iniciadas a fabricação e montagem, busca-se identificar

os possíveis erros produzidos ou que poderão ser produzidos. Constrói-se, então, o FMEA de

Processo (Tabela 4).

Tabela 4 - FMEA de Processo da Suspensão

FMEA de Processo


Detecção D RPN

Soldagem das orelhas do chassi

Não encaixe dos braços no chassi 9 Erro de escala

na fabricação 6

Verificação por meio do

uso de gabaritos

4 216

Rompimento da solda 10 Falha humana

na execução 4

Verificar qualidade da

empresa encarregada

3 120

Usinagem das orelhas

Deformação plástica ou

rompimento da peça

8

Baixa resiliência ou tenacidade

7

Verificar valores de tenacidade

dos materiais

5 280

Usinagem do cubo de roda


rompimento da peça

8 7

Verificar valores de

resiliência dos materiais

5 280

Usinagem da manga de eixo


rompimento da peça

8 7 Simulação de esforços 5 280

Dificuldade de transmitir para o

SolidCAM 7

Complexidade desnecessária

da peça 6

Verificar geometrias

desnecessárias 6 252

Adaptação da manga de eixo comercial

dianteira

Perda de relações geométricas

estabelecidas 8

Uso de geometrias inalteráveis

10

Comparar a peça

comprada com a do projeto

2 160


114

Corte e soldagem dos braços da suspensão

Rompimento da solda 10 Falha humana

na execução 4

Verificar qualidade da

empresa encarregada

3 120

Encaixe de outros subsistemas na manga

de eixo

Interferência do amortecedor com

o pneu 6

Espaço insuficiente


Interferência dos braços da

suspensão com os da direção

9 9 Visualização por CAD 3D 1 81

Não encaixe da junta

homocinética na traseira

9 Erro de escala na fabricação 8

Verificação por meio do

uso de gabaritos

3 216

É a fase na qual há a maior possibilidade de erros, pois, além dos erros teóricos

acumulados, existem os erros da mão de obra, bem como possíveis erros de escala gerados

por erros de precisão.

As melhores maneiras de se detectar falhas possíveis nessa etapa são através de: uso

de gabaritos (moldes), como é feito no braço da suspensão de acordo com Pereira; Gheorghiu

(2014); verificando valores tabelados de resistência dos materiais; simulando tensões e

deformações na ferramenta "Simulação", do software Solidworks®; uso de ferramentas de

interferência e projeção de CAD 3D; e, por fim, fazendo uso do benchmarking, para efeitos

comparativos. Assim, obtém-se uma sistemática adequada para reduzir falhas, e com

resultados já expressivos.

Por fim, já com o produto pronto, faz-se testes de campo para verificar a resistência

das peças. Essa análise é possível com o FMEA de Serviços (Tabela 5). Na ocorrência de falhas,

corrige-se antes da entrega ao cliente, que é a Competição Baja SAE Brasil. Evita-se, assim,

possíveis quebras ou deformações plásticas de peças, bem como vibrações excessivas.

Tabela 5 - FMEA de Serviços da Suspensão

FMEA de Serviços


Detecção D RPN

Condução em máxima velocidade Quebra de peças 8

Elevado nível de

vibrações 9

Verificar frequências

de Olley 3 216


115

Condução em terreno acidentado

Quebra de braços 10 Baixa

tenacidade do material

7

Verificar valores de tenacidade

dos materiais

2 140

Deformação plástica das peças 7

Baixa resiliência

do material 8

Verificar valores de resiliência

dos materiais

5 280

Condução em terreno lamacento

Quebra de rolamentos 8 Vedação

inadequada 8 Verificar tipos de rolamento

usados 5 320

Nota-se, pelo RPN, que a maior atenção deve ser dada às etapas de usinagem das

peças, bem como na seleção do tipo de rolamento utilizado, e no modo como o mesmo é

fixado. O que é coerente com as ideias levantadas ao longo do projeto, pois essas etapas

geram problemas catastróficos caso ocorram necessitando, assim, de maior urgência quanto

às medidas corretivas.

5 CONCLUSÕES

Por meio da aplicação do QFD, percebe-se que alguns aspectos técnicos são mais

importantes que os demais, uma vez que estão mais relacionados com o que o cliente deseja.

Assim, pode-se direcionar melhor o foco da equipe, salientando-se as prioridades.

É importante salientar que o QFD não necessita ser aplicado em um projeto em

andamento, mas também pode ser empregado para notar falhas em projetos já elaborados e

construídos, por meio da aplicação posterior, identificando os erros provenientes da não

utilização deste método da qualidade. Deve-se, eventualmente, fazer uso auxiliar de

ferramentas como Matriz de Gerenciamento do Tempo e ciclo PDCA.

Nota-se, igualmente, que o FMEA se torna fundamental na sistematização de

identificação de falhas, suas causas, e suas formas de detecção. Apesar de ser um projeto

relativamente simples, o projeto de suspensão para o VOM 2017/2018 mostrou resultados

satisfatórios ao ser aplicado o FMEA. É possível confirmar teoricamente o que se espera

intuitivamente, possibilitando, também, a hierarquização dos modos de falha.

Por fim, ressalta-se a importância didática e pedagógica da aplicação de ferramentas

da qualidade em projetos executados exclusivamente por estudantes. Com o emprego do QFD

e do FMEA, o projeto se tornou mais próximo daqueles executados em áreas de ponta, com


116

produtos customizados, onde são exigidos altos níveis de qualidade. Além disso, a

sistematização proposta por essas ferramentas, colabora para a continuidade do projeto e

permite sua visualização por alunos de períodos universitários diversos, independente das

cadeiras cursadas ou cargas horárias integralizadas.

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ARTIGO 7 - APLICAÇÃO DE FERRAMENTAS DE QUALIDADE

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