A Importância dos Estudos Estatísticos

Como mencionado no post anterior, a visão que temos do processo produtivo é SEMPRE distorcida pelo sistema de medição e o primeiro passo é a correta seleção do equipamento. Parece óbvio que esta etapa deve ser cumprida com a máxima atenção, mas não é o que normalmente acontece, e se for mal feita, não haverá nada que possa ser feito para corrigi-la, a não ser a troca do equipamento.

Além da seleção correta dos meios de medição a serem utilizados no processo produtivo, é necessário que as empresas tenham implantado um programa de calibração e garantia da qualidade das medições. Esse sistema deve considerar que as pessoas que irão operar o sistema de medição têm uma grande chance de medir de maneira diferente daquela para o qual o sistema foi concebido. De fato, a rotatividade interna e externa de operadores faz que os sistemas de medição estejam continuamente submetidos a modos de operação diferentes. Além disso, existe o problema da deterioração natural e dos incidentes, comuns no chão de fábrica, que podem afetar o desempenho dos processos de medição. Qualquer distorção dos resultados será repassada como uma visão distorcida do processo produtivo. Por isso deve se dispor de meios para garantir os resultados medidos numa base periódica e, mesmo assim, ser cauteloso ao analisá-los.

Calibração Periódica é o Suficiente?

A variação observada do processo (i.e. a variação dos valores adquiridos) é decorrente de duas fontes: variação do processo de fabricação do produto e a variação do processo de medição, sendo que estas duas fontes contêm ainda várias componentes, como mostrado na figura abaixo.

As componentes de variação decorrentes do processo de medição podem ser analisadas e quantificadas para determinar a capacidade das medições. Para que essas componentes não afetem as decisões a serem tomadas no controle de produto e processo, o resultado dessas análises deve mostrar que a variação do processo de medição é pequena frente à variação total presente nos dados e frente à tolerância do produto.

Atualmente existe uma pressão crescente, por parte dos auditores de sistemas da qualidade, para que as empresas realizem estudos estatísticos dos processos de medição. No entanto, muitas empresas aplicam esses estudos de forma inapropriada e/ou não interpretam seus resultados para fins de melhoria contínua. Uma boa parcela das empresas têm dificuldades para executar e compreender os estudos estatísticos do processo de medição, operando sistemas de gestão da confiabilidade das medições baseados principalmente na calibração periódica dos instrumentos de medição. Assim, uma parte significativa dos erros que podem se produzir na medição de produção fica oculta aos olhos de quem deve atuar na melhoria da qualidade do produto e do processo. 

A Metrologia Agrega Valor?

A Metrologia aregra valor? Esta é uma pergunta que todos nós metrologistas nos fazemos frequentemente, ou pelo menos, somos questionados por pessoal de diversas áreas (principalmente por gestores) sobre este tema. Acontece que não existe nenhum material, ou pelo menos desconheço qualquer tipo de bibliografia que trate deste assunto de forma clara e objetiva.

O que conseguimos é justificar baseado em argumentos e não em números como preferem os tomadores de decisão. Mas é indiscutível a importância da metrologia no ciclo de vida de um produto. O principal argumento é: se não medirmos, não conhecemos o nosso produto ou processo. O resultado das medições são as fontes de informações para a tomada de decisão a respeito de um produto (conforme ou não-conforme) ou processo (capaz ou pouco capaz). E somente equipamentos metrologicamente adequados vão nos fornecer subsídios para tomarmos a decisão correta.

E então? Vale a pena termos uma metrologia de qualidade? Aqui entra aquela frase célebre: “Se você acha que metrologia é cara, experimente produzir sem medir.” 

A Situação da Metrologia em Pequenas Empresas

As pequenas empresas ou empresas de pequeno porte na maioria dos casos têm uma visão um pouco “distorcida” sobre metrologia. Na verdade tratam a metrologia como a qualidade, ou seja, um mal necessário que são cobrados por auditores. Sendo assim, a inexistência de uma política de qualidade efetivamente atuante tem efeito sobre o status da metrologia. Não se atribui relevância à qualidade da informação, porque esta não é usada para melhorar os produtos e processos e gerar prosperidade. Os investimentos em metrologia são limitados ao máximo, isso porque os gerentes que deveriam autorizá-los pensam que a melhoria das medições não necessariamente melhora os negócios. Dadas as habituais limitações no orçamento, preferem investir em equipamentos de fabricação, deixando os investimentos em metrologia para “melhores tempos”, que dificilmente chegam.

Assim, as melhorias na metrologia são puxadas pelos requisitos formais do sistema da qualidade ou pela pressão dos clientes. Calibrações periódicas são realizadas e, em alguns casos, aplicam-se estudos estatísticos como os previstos no MSA. Entre calibrações, os sistemas de medição são regulados pelos metrologistas ou pelos próprios operadores, sem critérios consistentes que permitam evitar o sobre-ajuste. Os certificados de calibração e relatórios de estudos estatísticos são arquivados para fins de auditoria, mas não se produz a desejada reflexão sobre os resultados.

Como podemos melhorar esta visão? Minha opinião particular é que os tempos estão mudando e evoluímos muito, mas ainda temos um longo caminho pela frente. Cabe ressaltar que esta situação não acontece apenas em empresas pequenas e médias - tem muita empresa de grande porte nesta situação.

O Processo de Comprovação Metrológica - Parte 3/3

Onde e como calibrar

De acordo com a norma ABNT NBR ISO IEC 17025, quando forem utilizados serviços externos de calibração, a rastreabilidade da medição deve ser assegurada pela utilização de serviços de calibração de laboratórios que possam demonstrar competência, capacidade de medição e rastreabilidade. Como a acreditação é o reconhecimento formal da competência de um laboratório de calibração ou ensaio, para efeito de laboratórios acreditados pelo Inmetro é obrigatório a utilização dos serviços da RBC. Outro aspecto importante é verificar se a melhor capacidade de medição do laboratório a ser contratado é compatível com as características metrológicas do equipamento de medição objeto de controle metrológico. É bom destacar que comprovação metrológica compreende a calibração e a verificação do equipamento de medição, entendendo-se como verificação a comparação dos resultados da calibração com as características metrológicas especificadas para os equipamentos, que devem ser adequadas para seu uso pretendido. Como orientação, o item 7.1.1 da norma ABNT NBR ISO IEC 10012 cita como exemplos de características metrológicas para equipamentos de medição a faixa, tendência, repetitividade, estabilidade, histerese, variações, efeitos de grandezas de influência, resolução, discriminação, erro e faixa morta. Recomenda-se que sejam evitadas sentenças qualitativas das características metrológicas em termos de "exatidão requerida do equipamento de medição" ou "erro máximo admissível".

Embora os laboratórios acreditados(ou credenciados) no âmbito da norma ABNT NBR ISO IEC 17025 tenham seus procedimentos técnicos avaliados, a sua melhor capacidade de medição será definida principalmente pelos padrões de referência por ele utilizados, assim sendo, eles podem não ser suficientemente abrangentes para que seja assegurado que as incertezas de medição e/ou os erros do equipamento de medição estejam dentro dos limites especificados nos requisitos metrológicos. Desta forma, é fundamental que o laboratório pesquise no site do Inmetro entre os laboratórios acreditados quais atendem as suas necessidades.

Enfim, o estabelecimento de uma adequada política de calibração não é uma atividade trivial e requer profunda análise dos mensurandos que afetam a qualidade de um dado processo. Certificados de calibração, quando decorrentes de um processo metrológico consistente e sob reconhecimento formal de aderência aos requisitos da norma ABNT NBR ISO IEC 17025, não são documentos puramente cartoriais, possuindo inúmeras informações que devem ser adequadamente interpretadas e repassadas para determinação de desempenho de processo ou produto. A periodicidade de calibração deve ser freqüentemente reavaliada e otimizada, e entendida como um processo estatístico, onde a fixação de intervalos fixos, normalmente sugeridos pelos respectivos fabricantes, pode não representar a melhor relação custo / benefício na garantia da qualidade de um dado processo.

Texto publicado na revista Metrologia e Instrumentação

Celso Pinto Saraiva e Maria Angélica de Oliveira Coutinho

"O que, quando, como e onde calibrar equipamentos"

O Processo de Comprovação Metrológica - Parte 2/3

Quando calibrar

Conforme discutido anteriormente, diversas normas estabelecem, como requisito, a calibração de equipamentos de teste e medição (ET&M) em intervalos adequados, não sendo definido o conceito de "intervalos adequado". A sustentação para uma análise estatística de intervalos fundamentada na teoria da confiabilidade pode ser encontrada na norma americana U.S. Department of Defense MIL-STD-45662 A, publicada em agosto de 1988, que estabelece:

"Equipamentos de Teste e Medição (ET&M) e padrões de Medição devem ser calibrados a intervalos periódicos, estabelecidos e mantidos para garantir exatidão e confiabilidade aceitáveis, onde confiabilidade é definida como a probabilidade que o ET&M e o padrão de medição manter-se-ão dentro da tolerância através do intervalo estabelecido. Intervalos deverão ser reduzidos ou poderão ser ampliados.quando os resultados de calibrações prévias indicam que tais ações são adequadas para assegurar o nível de confiabilidade aceitável....".

Tradicionalmente, a periodicidade de calibração tem sido estabelecida por métodos informais ou práticos de estimação, normalmente fixa. O estabelecimento de intervalos a partir da teoria da confiabilidade aporta uma série de modelos de inferência estatística, envolvendo distribuições normais, de Poisson, teste Chi-quadrado, análise de Weibull e estatística Bayesiana.

Confiabilidade é a probabilidade que um dado produto, sistema ou ação irá obter performance satisfatório, sob condições ambientais especificadas e por um período de tempo prescrito, ou para o número de ciclos de operação requerido para a sua missão ou tarefa. Confiabilidade envolve três conceitos distintos:

1. Enquadramento em um nível específico de performance
   
2. Probabilidade de obtenção daquele nível
   
3. Manutenção daquele nível por um determinado tempo
   

Para análise de intervalos de calibração, o termo confiabilidade refere-se à probabilidade que um item de ET&M ou parâmetro esteja dentro da tolerância. Genericamente falando, um intervalo ótimo de calibração é aquele que maximiza a periodicidade, minimizando os custos de calibração e de perdas por interrupção, sem afetar a confiabilidade do produto, sistema, processo ou ação associada à Unidade a ser calibrada.

Sob o ponto de vista prático, a calibração periódica não previne a ocorrência de uso de equipamentos fora de tolerância. Embora seja virtualmente impossível prever o período de tempo no qual haverá a transição de um item da condição "dentro das especificações" para "fora das especificações", tem se buscado, na prática, encontrar um intervalo de tempo entre calibrações que mantenha a percentagem de itens em uso, em um nível aceitável de confiança que assegure sua opção dentro das especificações ou tolerâncias.

Nos últimos anos, diversos métodos tem sido propostos para controlar percentuais de equipamentos "dentro das especificações", empregando sofisticadas técnicas estatísticas para associar estes resultados à periodicidade de calibração.

Também foram publicados diversos algoritmos de decisão para ajustar intervalos de calibração em função das condições (dentro ou não da tolerância) observadas durante a calibração. De uma maneira geral, estes métodos consistem de instruções, fórmulas e tabelas para aumentar, manter ou reduzir a periodicidade da calibração. Embora sejam relativamente simples de aplicar e de baixo custo de implementação, os métodos algorítmicos apresentam algumas limitações que devem ser consideradas, sendo a principal delas a necessidade de considerável tempo acumulado de históricos de calibração para serem mais efetivos e confiáveis.

Existem diversos métodos algorítmicos propostos na literatura, grupados em métodos reativos-aqueles nos quais os ajustes nos intervalos de calibração são feitos em resposta aos dados recentes de calibração, sem relevar modelos de predição ou medidas de confiabilidade- e métodos clássicos – onde o enfoque está na estimativa no tempo em que ocorrerá uma condição de "fora da tolerância". Embora os métodos clássicos sejam mais robustos, os métodos reativos são de mais fácil aplicabilidade prática. Saraiva, C.P. sintetizou alguns métodos aplicáveis na determinação prática da periodicidade de calibração, existindo diversos softwares comercialmente disponíveis para esta finalidade.

Para laboratórios acreditados, a periodicidade da calibração dos padrões de referência é acordada com o avaliador técnico do Inmetro. Porém, nada impede o laboratório de ao longo do tempo solicitar mediante a apresentação de um histórico de calibrações o aumento dessa periodicidade. Nos intervalos definidos ele fará as verificações intermediárias que irão manter a confiança da calibração. Essas verificações também deverão ser realizadas nos padrões de transferência e de trabalho do laboratório.

Texto publicado na revista Metrologia e Instrumentação

Celso Pinto Saraiva e Maria Angélica de Oliveira Coutinho

"O que, quando, como e onde calibrar equipamentos"

O processo de Comprovação Metrológica - Parte 1/3

O que calibrar?

A norma ABNT NBR ISO 9001:2000 (item 7.6) recomenda o emprego da norma ABNT NBR ISO IEC 10012 como orientação no controle de dispositivos de medição e monitoramento. Por sua vez, esta última norma recomenda que o esforço dedicado ao controle do processo de medição seja compatível com a importância das medições para a qualidade do produto final da organização. A norma ABNT NBR ISO IEC 17025 estabelece que deverá ser calibrado todo equipamento utilizado em ensaios e/ou calibrações (incluindo equipamentos de medições auxiliares, por exemplo, de condições ambientais), e que tenha efeito significativo sobre a exatidão ou validade do resultado do ensaio.

O documento MTRL (U.S. Navy Metrology Requirements List) sugere algumas justificativas úteis para caracterizar instrumentos que não necessitam de calibrações periódicas:

• O instrumento não faz medições ou fornece saídas conhecidas.
  
• O instrumento é usado como um dispositivo de transferência cuja medição ou valor de saída não é explicitamente usada.
  
• O instrumento é um componente de um sistema ou função calibrada como tal.
  
• O instrumento é seguro à falha, tal que a operação fora dos limites especificados de performance será evidente ao usuário.
  
• O instrumento faz medições ou fornece saídas conhecidas, as quais são monitoradas, durante o uso, por dispositivo, medidor ou escala devidamente calibrada.
  
• O instrumento faz medições que são requeridas mais para suprir uma mera indicação de condição operacional do que um valor numérico.
  
• O instrumento é descartado após um curto ciclo de vida, dentro do qual a confiabilidade de suas medições permanecerá em um nível aceitável.
  
• Padrões fundamentais
  

Estes instrumentos, normalmente classificados como Calibração Periódica não Requerida (CPNR), são isentos de calibração periódica, mas podem, eventualmente, requerer calibração ou ajustes iniciais quando de sua colocação em uso. É bom destacar que a designação CPNR não deve ser confundida com a designação Calibração Não Requerida (CNR), no qual o dispositivo é isento de qualquer tipo de controle metrológico.

Texto publicado na revista Metrologia e Instrumentação

Celso Pinto Saraiva e Maria Angélica de Oliveira Coutinho

"O que, quando, como e onde calibrar equipamentos"

Vídeos Interessantes sobre Metrologia

Separei alguns vídeos interessantes sobre aplicação de metrologia.

Segue alguns deles:

O Planejamento das Inspeções

Na área de fabricação se dispõe de muitos tipos de sistemas de medidas e ensaio, que passam sua informação para área de processamento de dados da inspeção. A inspeção da fabricação serve para assegurar a qualidade dos produtos nas diversas etapas de fabricação e garantir a qualidade da própria produção. Para reduzir custos, as inspeções devem ser minimizadas, ainda que exista o perigo de transmitir custos a outras áreas, por exemplo, deixando passar peças defeituosas, e dando origem a reclamações de clientes.

Ao planejar a inspeção, deve se analisar o que se deve comprovar, quando, como e com que. Se o processo é dominado, se é formado por poucas fases ou se o valor agregado for pequeno, pode ser suficiente a inspeção após várias operações ou ao finalizar toda a fabricação. Quando não se cumpre certas condições, podem ser necessárias inspeções intermediárias, feitas pelo pessoal do departamento de qualidade ou por operadores da fabricação.

Atualmente se tenta passar a responsabilidade da qualidade dos produtos aos operadores da fabricação. Esta técnica é chamada de células com Auto-controle e é bastante difundida na indústria. Para este caso, o objetivo de garantia de qualidade é difícil de se alcançar, pois normalmente os operadores tem uma formação deficiente em aspectos da qualidade, pouca motivação, e são estimulados apenas por prêmios por produtividade.

A Metrologia como Geradora de Informações para Qualidade

A informação usada no gerenciamento dos processos de produção é gerada principalmente pela inspeção. A inspeção pode ser definida como “... o processo de medir, analisar, ensaiar ou comparar de qualquer forma uma unidade de produto com os requisitos aplicáveis”. A inspeção pode ser classificada em inspeção por atributos ou atributiva e inspeção por variáveis. A primeira delas opera na detecção de eventos contáveis, isto é, a presença ou não de certo atributo do produto, geralmente uma falha ou defeito. Na maioria das vezes, a inspeção atributiva é baseada na comparação direta de certas características do produto com padrões físicos, por exemplo, na inspeção com calibradores P-NP (passa/não-passa). Esse tipo de inspeção já foi o alicerce do controle da qualidade no início da manufatura industrializada, mas apresenta fortes limitações na hora de aplicar técnicas de controle de processos. Por isso, mas também devido ao avanço tecnológico dos sistemas de medição, ela está sendo progressivamente substituída pela inspeção por variáveis.

A inspeção por variáveis é baseada em dados obtidos pela medição e a comparação com os limites de especificação se realiza de forma numérica. Pode ser aplicada às características da qualidade de produto, mas também aos parâmetros de controle dos processos de fabricação. Este tipo de inspeção é a que melhor se adapta às necessidades do controle de processos, permitindo alcançar o ideal de operar no alvo com variação mínima.

Desta forma, a medição torna-se imprescindível para o cumprimento dos objetivos da empresa no que diz respeito à qualidade. No entanto, ela também é um processo e, como tal, apresenta variação. Essa variação pode ser caracterizada a partir do desvio existente entre o resultado da medição e o valor verdadeiro da característica sob análise (valor do mensurando), denominada de erro de medição. Assim, os dados usados na garantia da qualidade de produto e processo não descrevem a qualidade produzida, mas fornecem uma imagem distorcida da mesma.

Quanto maior seja o erro de medição com relação à variação do processo, menor será a efetividade das ações tomadas a partir dos dados. Esse efeito é diferente dependendo da técnica usada para pós-processamento dos dados brutos. No caso da inspeção seletiva, pode-se esperar a aceitação de produto não-conforme e a rejeição de produto conforme. No CEP, o erro de medição afeta a distância e posicionamento dos limites de controle, reduzindo a capacidade dos gráficos de controle para detectar mudanças no processo e alterando a probabilidade de alarmes falsos. A avaliação de capacidade dos processos também é afetada pela medição, através da mudança no valor estimado dos índices de capacidade.

Trecho retirado da dissertação de mestrado deste autor: "Desenvolvimento de um sistema informatizado para suporte à garantia da qualidade com foco na pequena empresa".

A Importância da Metrologia Industrial

A Metrologia Industrial nada mais é que o emprego da Metrologia no chão-de-fábrica, visando controlar as especificações técnicas ou o processo de fabricação de um produto, se tornando um elemento principal para a Garantia da Qualidade.

A maioria dos leitores deve conhecer a célebre frase de Lord Kelvin (1824-1907): "Quando consegues quantificar aquilo de que falas, e expressá-lo numericamente, então sabes algo sobre o assunto; mas quando não o consegues quantificar, quando não o consegues expressar numericamente, o teu conhecimento sobre isso é vago e insatisfatório...".

Em outras palavras, podemos resumir: "Só o que é mensurável pode ser melhorado". E sem sombra de dúvidas, melhorar continuamente é o caminho da sobrevivência das empresas, impulsionado pela necessidade de satisfazer o "cliente", que assume uma posição determinante no direcionamento dos mercados e na determinação dos produtos que serão produzidos.

Medir torna-se, portanto, um elemento central nas ações em busca da satisfação do cliente e na conquista de espaços maiores no mercado. Medir viabiliza quantificação das grandezas determinantes à geração de um bem ou serviço, subsidiando com informações o planejamento, a produção e o gerenciamento dos processos que o produzem.

Adaptado de http://www.sebrae-sc.com.br/sebraetib/Hp/conceitos/metrologia/metroindustrial.htm