Case Master Black Belt: redução de custos na aciaria com a medição de temperatura do aço

{'tipo': 'p', 'html': 'Toda corrida de aço passa por medições de temperatura antes de seguir para o lingotamento. Cada medição consome um sensor descartável e desgasta uma lança, um cabo e um plugue. Na Voitto Steel, essa rotina somava R$ 13,1 milhões por ano em materiais.'}

{'tipo': 'p', 'html': 'O número não aparecia em nenhum relatório como problema. Estava diluído em requisições de almoxarifado, notas de manutenção e reparos feitos na oficina de instrumentação. Ninguém era dono da conta inteira. A redução de custos na aciaria, quando aparecia na pauta, mirava energia e refratário, não a medição.'}

{'tipo': 'p', 'html': 'Um aluno da formação Master Black Belt da Voitto pegou essa conta e a transformou em projeto. A meta era cortar R$ 100 mil por mês. A tendência medida no fechamento apontou R$ 1.977.638 por ano.'}

{'tipo': 'p', 'html': 'Este artigo percorre o projeto fase a fase do DMAIC. Explica o processo para quem nunca entrou numa aciaria, mostra cada ferramenta usada e como ler o resultado de cada uma. Também aponta onde a análise ficou frágil e o que isso ensina.'}

{'tipo': 'p', 'html': 'Procedência: trata-se de projeto real de aluno da formação Master Black Belt da Voitto, descaracterizado para proteger o cliente. Os números vêm da apresentação original. O que foi acrescentado para explicar, como contexto do processo e exemplos de cálculo, está identificado como ilustrativo no texto.'}

Por que uma aciaria mede a temperatura do aço tantas vezes por corrida

A aciaria é a etapa que transforma ferro-gusa líquido em aço. No convertedor, oxigênio soprado queima o excesso de carbono. Depois, o aço segue em panelas para ajustes de composição e, por fim, para o lingotamento.

A temperatura decide quase tudo nesse caminho. Aço frio demais solidifica na panela ou no distribuidor e trava o lingotamento. Aço quente demais gasta energia, ataca o refratário e prejudica a qualidade interna da placa.

Por isso a medição é feita várias vezes por corrida. Uma lança com um sensor descartável na ponta mergulha no banho por alguns segundos. O sensor queima, transmite o sinal pelo cabo e é descartado.

Exemplo ilustrativo, sem número do projeto: se uma medição falha, a operação mede de novo. São mais um sensor, mais tempo de corrida e, às vezes, uma parada. Cada falha cobra duas vezes: no material e no ritmo da produção.

Há ainda o ambiente. Respingo de escória, umidade e calor radiante castigam lanças, cabos e conectores o tempo todo. Um componente danificado que volta para a área sem teste vira a próxima falha. É um custo que se alimenta sozinho quando ninguém fecha o ciclo de recuperação.

R$ 13,1 milhões por ano em sensores, cabos e lanças

O ponto de partida foi um levantamento dos custos de 2010 tirado do sistema de gestão da usina e dos controles internos da instrumentação. O gráfico do problema prático separava três famílias de material.

As três linhas somam exatamente o total nas duas bases. Os descartáveis representam 75,6% do custo bruto. É o maior bolo, mas também o mais difícil de mexer, porque cada medição precisa de um sensor novo.

Para a redução de custos na aciaria, a pergunta útil não era quanto custa um sensor. Era quantos sensores e componentes são gastos sem gerar uma medição válida. Esse é o pedaço que o projeto podia reduzir sem mexer no volume de aço.

A economia de R$ 1.200.000,00 equivale a 14,4% da base circulável. Na base bruta, os R$ 1.915.870,20 equivalem a 14,6%. A apresentação cita ainda 14,7% no quadro de resultados, uma diferença de arredondamento entre as bases.

O charter: R$ 100 mil por mês sobre 41 pontos de medição

O contrato do projeto definiu o problema como custo excessivo, procedimento operacional inadequado e falhas de execução na fabricação e no teste das lanças. Três motivações sustentaram a escolha.

• uma consultoria técnica externa havia mostrado, em agosto de 2010, que outra siderúrgica operava com número muito baixo de falhas de medição;
• a temperatura é variável crítica para todo o processo da aciaria;
• a empresa precisava reduzir custo de produção naquele ciclo.

A meta em reais por mês é uma boa escolha para projeto de custo. Ela é auditável pela controladoria e permite acompanhar o avanço mês a mês, sem esperar o fechamento do ano. O projeto Seis Sigma ganha uma régua que todos entendem.

O SIPOC da oficina de lanças: onde o custo nasce e onde ele é consumido

O mapa de processos veio em formato SIPOC. Ele serve para fixar fronteiras antes de procurar causas. Sem ele, a equipe discute problemas de compras, de operação e de manutenção ao mesmo tempo.

A leitura que importa está no meio. O processo não é só medir: é um ciclo de inspecionar, recolher, testar, recuperar ou descartar e repor. O custo nasce em cada volta desse ciclo, e não apenas no momento em que o sensor entra no aço.

Essa visão já sugeria onde procurar. Material que poderia ser recuperado e é descartado vira custo. Lança defeituosa que volta para a área vira nova falha.

Trinta e três causas no Ishikawa dos seis M

A fase Medir começou com ferramentas qualitativas. A equipe montou um diagrama de Ishikawa com o efeito escrito como reduzir falhas e custos na medição de temperatura do aço líquido. As causas foram distribuídas nos seis M.

O valor do Ishikawa aqui é a amplitude. Ele mostrou que o problema não era só de material comprado. Havia causa de operação, de armazenamento, de equipamento e de registro. Nenhuma área podia resolver sozinha.

A divisão por categoria também prepara o próximo passo. Causas de máquina vão para a manutenção elétrica e mecânica. Causas de mão de obra vão para a operação e para o treinamento. Causas de material vão para suprimentos. Cada grupo recebe uma lista com dono.

O fluxo de 13 etapas da lança defeituosa e onde cada X se instala

Em vez de parar no Ishikawa, a equipe desenhou o fluxo do sistema de medição com 13 etapas e três decisões. A lança é inspecionada e recolhida. Depois é avaliada, desmontada, recuperada ou descartada, remontada, testada e reposta na área.

1. inspecionar e identificar lanças defeituosas nas áreas;
2. recolher lanças e componentes;
3. avaliar se estão normais ou defeituosos;
4. desmontar e separar peças recuperáveis;
5. requisitar peças novas e montar lanças;
6. testar a montagem e repor nas áreas;
7. descartar o que não tem recuperação.

Cada X foi pendurado na etapa em que age. Os de medição, como X4, X5 e X20, ficam na inspeção. Os de operação, X7 a X10, ficam na troca da lança. Os de armazenamento, X16 a X21, ficam na disponibilidade nas áreas.

Esse cruzamento é uma forma de estratificação por etapa. Ele mostra quem é dono de cada causa e evita que a ação vá parar na área errada.

A matriz de causa e efeito revisada: de 2.130 para 2.110 pontos

Para priorizar as 33 causas, três avaliadores pontuaram cada X de 0 a 10 pela correlação com o efeito. A importância do efeito foi fixada em 10. A nota final é o produto, de 10 a 100.

A primeira matriz somou 2.130 pontos. Depois da discussão, a equipe publicou uma versão corrigida com 2.110 pontos. Doze notas mudaram, e as mudanças contam uma história.

As causas de uso operacional subiram e as de avaliação interna da instrumentação caíram. A leitura é que a primeira rodada pesou o olhar de quem conserta. A segunda incorporou o olhar de quem usa a lança na corrida.

Um Pareto quase plano e o que fazer quando nenhuma causa domina

O diagrama de Pareto da matriz corrigida trouxe um resultado pouco comum. Nenhuma barra se destaca. As seis causas com nota 100 representam, cada uma, cerca de 5% do total, e juntas somam 28,4%.

As 15 causas com nota igual ou maior que 80 somam 1.360 pontos, 64,5% dos 2.110. Para chegar a 80% da curva acumulada, foi preciso incluir mais de 20 X. A regra de concentrar esforço em poucas causas não funcionou aqui.

Isso acontece com frequência em projetos de custo de material. O custo é a soma de muitas pequenas perdas, cada uma com dono diferente. Um Pareto plano é informação, não falha da ferramenta.

A decisão da equipe foi coerente com essa leitura. Em vez de cortar a lista pelo Pareto, ela cruzou os X com outro critério, o esforço de solução. Esse cruzamento separou o que dava para fazer já do que pedia investimento.

Impacto contra esforço: 16 ganhos rápidos e 8 frentes de investimento

Cada X recebeu duas notas qualitativas, alto ou baixo impacto sobre o Y e alto ou baixo esforço para atuar. A tabela de classificação final ficou assim.

O primeiro quadrante virou a lista de ações imediatas: reparos, inspeções, registro de falhas e correções de equipamento. O segundo concentrou treinamento, armazenamento e estufas, que exigem orçamento e prazo.

Um cuidado: o desenho gráfico da matriz na apresentação posiciona alguns X de forma diferente da tabela. X33, por exemplo, aparece como baixo esforço no gráfico e como alto esforço na tabela. Em projeto real, essa divergência precisa ser resolvida antes do plano de ação.

DPMO de 17.918 e de 7.445: a capabilidade discreta da linha de base

Como os dados eram contagens, a capabilidade foi calculada em dados discretos. A unidade foi o material requisitado, 5.042 no período. As oportunidades foram os 41 pontos de medição, o que dá 206.722 oportunidades.

A conta é direta. 3.704 dividido por 206.722 dá 0,017918, ou 17.918 por milhão. O Z de longo prazo vem da normal padrão: o valor que deixa 1,79% na cauda é 2,10. Somando 1,5, chega-se ao nível sigma de 3,60.

Vale uma ressalva didática. Multiplicar unidades por 41 pontos supõe que cada material tem 41 chances de falhar, o que infla o denominador. O número serve como linha de base interna, mas compará-lo com outra empresa exige a mesma convenção.

O indicador IU-RCL5 e a meta fixada no terceiro quartil

O problema estatístico foi descrito por um indicador percentual chamado IU-RCL5, com 388 observações. A apresentação não detalha a fórmula. O resumo estatístico permite, porém, ler bem a distribuição.

O valor-p abaixo de 0,005 rejeita a normalidade. A assimetria de -0,19 e a curtose de -0,51 indicam distribuição achatada e um pouco puxada para a esquerda. Isso pesa na escolha do cálculo de capabilidade.

A equipe usou o terceiro quartil, cerca de 60%, como meta. O valor coincidia com o limite de especificação pedido pelo patrocinador. A lógica é razoável: levar todo o processo ao patamar que hoje só os 25% melhores atingem.

Ppk de -2,51: a capabilidade de um custo que nunca ficou abaixo do limite

Na fase Analisar, a equipe calculou a capabilidade do custo mensal da medição em 2010. Foram 12 meses, com média de R$ 1.090.540 e desvio padrão de R$ 144.774. Doze vezes a média dá R$ 13.086.480, coerente com o total anual.

O limite superior lançado no software foi 78. Como todos os meses ficaram muito acima disso, o resultado foi 100% fora: Z do limite superior de -7,53 e Ppk de -2,51. A conta confere: 78 menos 1.090.540, dividido por 144.774, dá -7,53.

A equipe registrou Z bench igual a zero e somou 1,5, chegando a Z de curto prazo de 1,50. A mensagem gerencial é clara: o custo inteiro estava fora do alvo. Para um projeto de redução de custos na aciaria, esse é o retrato de partida.

A lição técnica também é clara. O limite de 78 parece estar em outra unidade, talvez milhares de reais por medição. Antes de rodar capabilidade, a especificação precisa estar na mesma unidade dos dados. Caso contrário, o índice só confirma o óbvio.

Três gráficos de dispersão com dados de 2010

Para entender o que move o custo, a equipe montou três gráficos de correlação e dispersão com os 12 meses de 2010. Cada um testava uma hipótese diferente.

No primeiro gráfico, a produção mensal varia de cerca de 258 mil a 375 mil, e o custo de cerca de R$ 820 mil a R$ 1,33 milhão. Há meses com produção parecida e custo muito diferente. É nessa dispersão em torno da reta que mora o desperdício.

Leitura ilustrativa: se o custo dependesse só do volume, os pontos ficariam colados à reta. A distância vertical entre meses de produção semelhante é o que o projeto pode atacar sem reduzir produção.

FMEA: o quebrador de escória no topo com RPN 360

A FMEA foi aplicada aos X vitais nas duas aciarias. Cada modo de falha recebeu notas de severidade, ocorrência e detecção. O RPN é o produto das três.

A severidade é a mesma nos quatro primeiros. O que os separa é a detecção, de 8 ou 9. Isso significa que o controle atual, inspeção visual, quase não pega a falha antes que ela aconteça.

A lição é que, aqui, a alavanca está na detecção. As ações recomendadas foram planos de inspeção e manutenção eletromecânica atualizados e testes diários. Elas atacam justamente a nota que mais pesa.

O 5W2H com 21 X vitais e as primeiras ações na sub-lança

A fase Melhorar organizou um plano 5W2H para 21 X vitais, começando por X4, X5, X24, X28 e X23. Parte das ações foi implantada antes mesmo de o plano fechar.

• corrigido o entupimento do orifício de refrigeração do cabo de compensação e do suporte da sub-lança da aciaria 2;
• corrigido um vazamento de água sobre a caixa dos sensores da sub-lança do convertedor 1;
• todas as ocorrências de medição passaram a ser registradas no sistema de gestão;
• criado formulário para a operação registrar cada falha e seu motivo;
• implantado acompanhamento semanal da recuperação de plugues, cabos e suportes;
• implantada a reutilização dos materiais de instrumentação;
• escrito procedimento de montagem e teste para componentes novos e reaproveitados;
• levantada a necessidade de estufas nas áreas e pedido orçamento de fornecimento.

O vazamento sobre a caixa dos sensores conecta direto com X18, umidade no armazenamento. Sensor úmido falha na medição. Uma correção simples de equipamento elimina uma fonte de descarte.

O registro obrigatório das falhas responde a X1 e X2. Sem histórico confiável, não há como calcular MTBF de lanças nem saber quais componentes vale recuperar.

Estufas e treinamento: as duas frentes de alto esforço com cronograma próprio

Os X de alto esforço ganharam cronogramas separados, datados de 31 de maio de 2011. São eles que tornam o ganho permanente.

O treinamento ataca X9, deficiência no conhecimento sobre custo e operação, e X33, a lança de medição usada para amostragem. São hábitos, e hábito só muda com explicação do porquê e acompanhamento.

As estufas atacam X16 e X19. O sensor descartável absorve umidade, e sensor úmido dá leitura falsa ou falha. Guardar o sensor aquecido é um poka-yoke de ambiente: remove a condição em vez de depender de atenção.

Ocorrências de 2011 e custo de instrumentação: os números do Controlar

O plano de controle passou a acompanhar as ocorrências de medição por tipo, mês a mês. Os quatro primeiros meses de 2011 mostram a tendência.

As ocorrências caíram de 237 em janeiro para 48 em abril, queda de 79,7%. A média do quadrimestre foi 124,3 por mês. Os reparos em lança, maior linha, caíram de 132 para 19.

A tendência supera a meta em 64,8%. Em base bruta, os R$ 1.977.638,00 representam 15,1% dos R$ 13,1 milhões gastos em 2010. A apresentação não traz o DPMO depois das ações, por isso a última linha fica sem valor. Para fechar o ciclo com rigor, o recálculo da capabilidade seria o passo seguinte.

O que este case ensina a quem vai conduzir um projeto Master Black Belt de custo

O primeiro ensinamento é tornar visível uma conta dispersa. Ninguém via R$ 13,1 milhões porque o valor estava espalhado em requisições. Juntar a conta já foi metade do custo da má qualidade exposto.

• revise a matriz de causa e efeito com quem opera, não só com quem conserta;
• trate um Pareto plano como diagnóstico e use um segundo critério de corte;
• confira a unidade da especificação antes de rodar capabilidade;
• defina a convenção de oportunidades do DPMO e mantenha a mesma no antes e no depois;
• separe ações rápidas de frentes com orçamento e dê a estas um cronograma próprio;
• recalcule a capabilidade no Controlar, para que o ganho em reais tenha prova estatística.

O papel do Master Black Belt aparece nessas escolhas. Ele não aplica todas as ferramentas do Lean Seis Sigma. Escolhe a que responde à pergunta da fase e sabe quando um resultado estranho é informação.

Para traduzir a tendência em ganho validado, vale seguir o roteiro de cálculo do retorno financeiro de um projeto Seis Sigma, com critério acordado com a controladoria desde o início.

Este case mostra que a redução de custos na aciaria não depende só de grandes investimentos. Boa parte do ganho veio de registrar falhas, recuperar componentes e corrigir pequenos defeitos de equipamento que ninguém priorizava.