Relatório Engenharia da Qualidade

RELATÓRIO DINÂMICA DA CATAPULTA

Ana Paula Fossile

Emanuele L. Fransozi

Isadora Rampazzo Giordani Costa

Mariana Olsson

1. INTRODUÇÃO

        Segundo Montgomery e Calado (2003), em qualquer processo existe sempre o interesse em saber quais as variáveis são determinantes para o resultado obtido. O planejamento experimental é uma das técnicas estatísticas utilizadas para se determinar qual a dependência do resultado com essas variáveis, definindo quais delas exercem uma maior influência no desempenho do processo, resultando em:

1. Diminuição da variação no processo;
2. Melhor concordância entre os valores nominais obtidos e os valores pretendidos;
3. Redução de tempo e custo operacional do processo;
4. Melhoria no rendimento do processo.

                Design of Experiments (DOE) é uma ferramenta responsável por aumentar o grau de qualidade de um serviço ou produto, auxiliando na análise das características dos mesmos.

        Os três princípios básicos do planejamento de experimentos são: replicação, aleatoriedade e blocagem.

                A replicação permite obter o erro experimental. Além disso, caso se use a média de uma amostra for usada para estimativa do efeito de um dos fatores no experimento, a replicação irá permitir obter uma estimativa melhor do fator.

                A aleatoriedade refere-se ao fato de que os experimentos precisam ser realizados de maneira aleatória, de maneira a conseguir uma distribuição equilibrada de todos os fatores não considerados.

                A blocagem é utilizada com o intuito de aumentar a precisão do experimento. Em alguns processos pode-se controlar a variabilidade resultante da presença de fatores conhecidos, que causam perturbações no sistema, mas que não há interesse em estudá-los.

                Antes do início do experimento é necessário evidenciar os objetivos e os critérios utilizados, de modo a garantir os subsídios para as seguintes escolhas:

1. Variáveis envolvidas no experimento;
2. Faixa de variação das variáveis escolhidas;
3. Níveis escolhidos;
4. Variável resposta;
5. Planejamento experimental. Considera-se aqui o tamanho da amostra (número de réplicas), a seleção de uma ordem na realização, a vantagem ou não de realizar a blocagem dos experimentos e dos métodos de análise dos resultados obtidos no experimento. Os métodos estatísticos são utilizados para direcionar a uma tomada de decisão objetiva.

As figuras 1 e 2 mostram respectivamente como deve funcionar o planejamento do experimento, e como se dá o processo experimental levando em conta todos os fatores que influenciarão nos resultados, como os ruídos.

Figura 1: Esquema do Planejamento Experimental.

[pic 2]

Fonte: CALADO (2003).

Figura 2: Esquema do Processo.

[pic 3]

Fonte: A Autoras (2019).

1. EXPERIMENTO

        O primeiro passo para o experimento da Dinâmica da Catapulta foi a construção da catapulta. Para isso foram utilizados os seguintes materiais: palito de picolé de madeira, grampos de roupa de madeira, prendedores de papel, fita crepe e elásticos.

Figura 3: Catapulta.

[pic 4]

Fonte: As Autoras (2019).

        O experimento constituiu em arremessar bolinha com a catapulta, com o objetivo de compreender como as três variáveis impostas afetam o alcance da bolinha arremessada.

        Para realizar os ensaios foram utilizados os seguintes fatores controláveis durante os arremessos: (A) Ângulo de arremesso, (B) Tipo de bola e (C) Quantidade de elásticos. A variável resposta do experimento é a distância alcançada pelas bolinhas (medidas em centímetros). Os níveis dos fatores foram sinalizados com (+) e (-), conforme tabela 1.  

Foram realizados 8 experimentos com réplica, com um total de 16 experimentos.

Tabela 1. Matriz de níveis.

[pic 5]

Fonte: As Autoras (2019).

Tabela 2. Ajustes utilizados no experimento.

 [pic 6]

Fonte: As Autoras (2019).

Figura 5. Níveis e fatores controláveis.

[pic 7]

Fonte: As Autoras (2019).

        A sequência de experimentos foi a seguinte:

• Primeira sequência 7º, 9º, 8º, 5º, 6º, 4º, 1º, 14º.
• Segunda sequência:15º, 13º, 10º, 3º, 2º, 12º, 11º, 16º.

Para realizar o experimento foi usada uma trena fixa na mesa, um dos integrantes da equipe ficou responsável por fazer as medições e outro por realizar os arremessos.
        Os arremessos foram realizados de forma aleatória considerando a sequência definida anteriormente, sendo assim, a cada arremesso os fatores também eram alternados.                         O método de medição foi feito de forma que em cada arremesso era garantido o seguinte ambiente:
        1) A catapulta estava no mesmo local de lançamento, posição 0 marcada na trena.                2) O ângulo estava de acordo com o tabelado para o arremesso da vez
        3) Uma única pessoa responsável pelo arremesso para garantir menor variabilidade de manuseio do projétil;
        4) Uma única pessoa responsável pela medição do alcance do projétil para garantir menor variabilidade na coleta dos dados;

1. RESULTADOS E DISCUSSÕES
           Depois de ser realizada a coleta de dados, a equipe utilizou a ferramenta DOE no programa Minitab. Feita a inserção dos dados experimentais no DOE do tipo fatorial, os resultados obtidos foram:

Tabela 3. Resultado Minitab.

[pic 8]

Fonte: As Autoras (2019).

Com base nos resultados do experimento, o programa gerou a regressão fatorial considerando a distância alcançada e os fatores de variação. Conforme a figura 6 podemos concluir qual o fator que teve menor influência na variação do alcance do projétil que foi o fator de ângulo de lançamento, assim como o de maior influência foi a quantidade de elásticos e depois o projétil usado no lançamento.

Figura 6. Gráfico de Pareto.        [pic 9]

Fonte: As Autoras (2019).