A equipe de melhoria de uma fábrica de válvulas conduziu três projetos seguidos para reduzir vazamento no teste final. O primeiro levou a proporção de peças reprovadas de 6,1% para 4,2%. O segundo, para 3,6%. O terceiro, depois de seis meses de trabalho, para 3,4%. A diretoria começou a perguntar por que os projetos rendiam cada vez menos.
A resposta estava no desenho da válvula. A vedação dependia de um anel que, pelo próprio projeto, trabalhava no limite da tolerância de montagem. Nenhum ajuste de processo mudaria isso: o processo já estava entregando quase tudo o que aquele desenho permitia. Para sair de 3,4%, era preciso mudar o produto.
É para esse ponto que existe o Design for Six Sigma. Não para melhorar o que já existe, mas para projetar de modo que a qualidade esteja no desenho desde o início, e para reprojetar quando o desenho atual se tornou o limite.
O que é Design for Six Sigma
Design for Six Sigma, conhecido pela sigla DFSS, é a abordagem do Six Sigma voltada ao projeto de produtos, serviços e processos novos, ou ao reprojeto completo dos existentes. Em vez de partir de um processo em operação e procurar as causas dos defeitos, parte dos requisitos do cliente e constrói o produto ou processo de modo que ele atenda a esses requisitos com baixa variação desde o primeiro dia.
A diferença de ponto de partida muda o tipo de pergunta. Um projeto de melhoria pergunta por que o processo não entrega o que deveria. Um projeto DFSS pergunta como deveria ser o processo para entregar o que o cliente precisa, com a variação que o cliente tolera.
A abordagem surgiu nas empresas que já tinham experiência com Six Sigma, justamente quando perceberam o fenômeno da abertura: depois de alguns ciclos, projetos de melhoria sobre um mesmo processo passam a render cada vez menos, porque se aproximam do limite do próprio desenho. A consequência prática é que qualidade tem dois momentos: o do projeto, em que se decide quanta variação o produto vai tolerar, e o da operação, em que se tenta cumprir o que o projeto definiu. O segundo nunca compensa totalmente um erro do primeiro.
Quando usar DFSS em vez de DMAIC
O DMAIC é o roteiro para melhorar um processo que existe. O DFSS entra em três situações.
Produto ou processo novo. Não há processo em operação para medir e analisar. O que existe são requisitos, e o trabalho é traduzi-los em projeto.
Processo existente cujo desenho virou o limite. É o caso das válvulas. A forma de reconhecer é olhar a sequência de projetos de melhoria: se cada projeto rende menos que o anterior e a capacidade do processo continua abaixo do que o cliente exige, a variação que resta está no desenho, não na operação.
Mudança de requisito que o desenho atual não suporta. Um cliente novo com tolerância mais apertada, uma norma nova, uma escala de volume muito maior. Adaptar o processo existente seria remendar; o caminho é reprojetar.
Fora dessas três situações, DFSS costuma ser excesso. Aplicá-lo a um problema que um projeto de melhoria resolveria é gastar meses em análise de requisitos para um processo que já funciona e só precisa de ajuste. O critério de escolha entre roteiros de melhoria está em como escolher o roteiro de melhoria; entre melhorar e redesenhar, a pergunta é se o desenho atual comporta o resultado exigido.
Os roteiros do DFSS
Ao contrário do DMAIC, que é o roteiro de referência da melhoria, o DFSS tem várias versões, e diferentes empresas adotam diferentes siglas. A mais difundida é o DMADV: definir, medir, analisar, desenhar e verificar. Suas fases estão detalhadas em DMADV.
Outras siglas aparecem com frequência, como IDOV, com identificar, desenhar, otimizar e validar, e variações que incluem uma fase de explorar conceitos alternativos antes de escolher um. A sigla importa menos que a sequência lógica, que é a mesma em todas: entender o que o cliente precisa, traduzir em características mensuráveis, gerar e comparar alternativas de projeto, otimizar a escolhida e verificar o desempenho em condições reais antes de liberar.
As ferramentas que carregam o método
Tradução dos requisitos do cliente. O ponto de partida é converter necessidades expressas em linguagem do cliente em características técnicas mensuráveis. A árvore de requisitos críticos faz esse desdobramento, e o QFD organiza a relação entre o que o cliente quer e como o projeto vai entregar.
Antecipação de falhas. O FMEA de projeto examina, antes de construir, como o produto pode falhar e com que consequência. É a ferramenta que teria apontado o anel de vedação trabalhando no limite da tolerância.
Experimentação. O planejamento de experimentos permite descobrir, com poucos ensaios, quais parâmetros de projeto afetam o desempenho e como combiná-los para que o resultado seja pouco sensível a variações de material, montagem e uso. Essa busca por um projeto robusto é o coração técnico do DFSS.
Desenho de tolerâncias. Definir tolerâncias a partir da variação real dos processos que vão produzir as peças, e não por hábito ou por cópia de desenho antigo. É onde muitos defeitos crônicos nascem: tolerâncias escritas sem saber se o processo consegue cumpri-las.
O redesenho das válvulas (situação-tipo construída para este texto)
Com os três projetos de melhoria esgotados, a empresa abriu um projeto DFSS. O FMEA de projeto confirmou a suspeita: o anel de vedação era sensível a pequenas variações de posição na montagem, variações que o processo não conseguia eliminar.
Um experimento com quatro parâmetros de projeto, dois níveis cada, mostrou que a profundidade do alojamento do anel era o fator dominante, e que um alojamento mais profundo tornava a vedação pouco sensível à posição. O novo desenho foi verificado num lote piloto antes da troca de ferramental.
A proporção de válvulas reprovadas no teste de vazamento, nas oito semanas seguintes à mudança, ficou entre 0,6% e 1,1%, depois de três anos oscilando acima de 3%. Nenhum dos três projetos de melhoria anteriores estava errado. Eles só estavam tentando tirar do processo algo que o desenho não permitia.
O erro que o DFSS não pode cometer
Projeto é previsão. Todo desenho carrega uma hipótese de que, construído daquela forma, o produto vai se comportar de determinada maneira no uso real. A última fase de qualquer roteiro DFSS, a de verificação, existe para testar essa hipótese com dados de produção e de uso, e é a fase mais frequentemente encurtada.
O resultado é conhecido: produtos que passaram em todos os testes de laboratório e falham em campo, porque as condições reais têm variações que o laboratório não reproduziu. Verificar significa rodar um lote piloto em condições de produção, medir o desempenho em série no tempo e comparar com o que o projeto previu. Sem isso, o DFSS vira um exercício de engenharia com siglas, e não um método.
DFSS costuma ser conduzido por profissionais com formação avançada em estatística e experimentação, e é conteúdo típico da formação Black Belt. A base, que é entender variação, capacidade e o limite entre melhorar e redesenhar, começa no Green Belt.
Na fábrica de válvulas, a pergunta que mudou o rumo não foi técnica. Foi alguém perguntar por que cada projeto rendia menos que o anterior, e aceitar a resposta que ninguém queria ouvir: o problema estava no desenho.
Conteúdo revisado pelo Master Black Belt Marcelo Petenate, estatístico, formado pela Unicamp, mestre pela USP e especialista em Lean Six Sigma e melhoria contínua. Nesta revisão, o foco foi o critério para passar da melhoria ao redesenho e a fase de verificação como teste da hipótese de projeto.
Reconhecer quando o processo chegou ao limite do próprio desenho exige entender variação e capacidade, e é por aí que a formação em melhoria começa. O White Belt gratuito da EDTI é o primeiro passo.
Perguntas frequentes
O que é Design for Six Sigma?
É a abordagem do Six Sigma voltada ao projeto de produtos, serviços e processos novos, ou ao reprojeto completo dos existentes. Parte dos requisitos do cliente e constrói o produto ou processo para atendê-los com baixa variação desde o início, em vez de corrigir defeitos depois.
Qual a diferença entre DFSS e DMAIC?
O DMAIC melhora um processo que já existe, investigando as causas dos defeitos. O DFSS projeta ou reprojeta, partindo dos requisitos do cliente. Um corrige o que está em operação; o outro constrói de modo que o problema não apareça.
Qual a diferença entre DFSS e DMADV?
DFSS é a abordagem; DMADV é um dos roteiros usados para aplicá-la, com as fases definir, medir, analisar, desenhar e verificar. Há outros roteiros de DFSS, como o IDOV, e a lógica de todos é semelhante.
Quando usar DFSS?
Em três situações: produto ou processo novo; processo existente cujo desenho se tornou o limite, o que se percebe quando projetos de melhoria sucessivos rendem cada vez menos; e mudança de requisito que o desenho atual não comporta.
Quais ferramentas são usadas no DFSS?
Desdobramento dos requisitos do cliente, QFD, FMEA de projeto, planejamento de experimentos para chegar a projetos robustos, desenho de tolerâncias e verificação com lote piloto em condições reais de produção.
DFSS é só para indústria?
Não. Serviços e processos administrativos também podem ser projetados a partir dos requisitos do cliente, como o desenho de um novo fluxo de atendimento ou de um novo produto financeiro. As ferramentas estatísticas são menos intensas, mas a sequência é a mesma.
Quem conduz projetos DFSS?
Normalmente profissionais com formação avançada em estatística e experimentação, típicos do nível Black Belt, trabalhando com engenharia de produto e processo. A base conceitual, entender variação e capacidade, é desenvolvida já no nível Green Belt.