A Masimo é uma empresa global de tecnologia médica que desenvolve e produz uma grande variedade de tecnologias de monitoramento líderes do setor, incluindo medições inovadoras, sensores e monitores de pacientes. Alimentadas pela plataforma Masimo Hospital Automation™, as soluções de conectividade, automação, telessaúde e telemonitoramento da Masimo estão melhorando e automatizando a prestação de atendimento no hospital e além. Além disso, a Masimo abriga uma variedade crescente de soluções de saúde e bem-estar do consumidor, como o relógio de acompanhamento de saúde Masimo W1 e o monitor de bebê Stork, além de dispositivos sonoros de marcas de áudio lendárias, como Bowers & Wilkins® e Denon®.
O Desafio
Com a expansão dos produtos de saúde e bem-estar do consumidor, a equipe da Masimo se esforçou para melhorar a estética e a robustez da embalagem de seus produtos. Especificamente, a equipe de design queria incluir um filme plástico termoencolhível ao redor da caixa para fornecer uma aparência elegante ao produto, protegendo também a caixa durante o envio.
A embalagem termoencolhível é uma técnica comum no setor de eletrônicos de consumo, mas a Masimo nunca havia realizado esse processo e não tinha talento interno ou experiência no desenvolvimento de um processo de embalagem termoencolhível. Os processos manuais se mostraram caros e propensos a erros, portanto, a equipe de engenharia de processos procurou implementar um processo de embalagem termoencolhível totalmente automatizado para aumentar a produção e garantir a consistência.
Os requisitos para embalagem termoemcolhível são:
- Encolher o plástico sem defeitos cosméticos, como rasgos, rugas e espaços vazios.
- Minimizar o tamanho das “orelhas de cachorro”, que são pedaços triangulares excessivos de plástico que prejudicam a qualidade cosmética do produto e dificultam a abertura, até um comprimento máximo de 0,060”.
- Minimizar a quantidade de material usado para atingir (1) e (2).
O equipamento de encolhimento por calor que a Masimo comprou é composto por duas unidades que operam sequencialmente: a primeira unidade envolve o material de encolhimento por calor em torno da embalagem do produto, enquanto a segunda unidade encolhe o envoltório. A primeira unidade compreende três fatores numéricos que controlam a quantidade de material usado:
- O comprimento da sacola.
- A taxa de avanço da película.
- A profundidade da mesa que define o comprimento do envoltório.
A segunda unidade aquece e encolhe o plástico e consiste em dois fatores numéricos:
- Tempo de vedação.
- Temperatura de vedação.
Como o Minitab ajudou
O Minitab Statistical Software ajudou a caracterizar e otimizar o processo de termoencolhimento.
A primeira etapa era usar o Planejamento de Experimentos (Design of Experiments, DOE) para criar um modelo de processo que relacionasse os parâmetros do equipamento termoencolhível com a saída termoencolhível. Os fatores estudados foram os cinco descritos acima e a resposta foi o comprimento da “orelha de cachorro”. Havia materiais limitados disponíveis para este estudo, portanto, a equipe de engenharia de processo consultou as páginas da web de suporte da Minitab e decidiu por um “Experimento de triagem definitivo”. A seção de suporte de Minitab forneceu informações detalhadas e fáceis de entender sobre como escolher um planejamento de DOE, além de detalhar a rigorosa matemática envolvida nos cálculos estatísticos.
A Figura 1 resume os resultados estatísticos fornecidos pela Minitab. Para a surpresa da equipe, nenhum fator foi significativo com 95% de confiança (p > 0,05) e o R-quadrado (prev) foi negativo, o que significa que não havia poder preditivo do modelo.
Isso indicou que possivelmente havia muito ruído nos dados causado pelo sistema de medição. A equipe suspeitou que a variação do sistema de medição, devido às diferenças em como vários inspetores executavam a medição do comprimento da “orelha de cachorro”, estava causando problemas.
Figura 1
Eles consultaram as páginas de suporte da Minitab para identificar o estudo de análise de R&R como a ferramenta apropriada a ser usada para conduzir uma análise do sistema de medição. A análise de R&R quantifica como a variação do sistema de medição é atribuída à repetibilidade e reprodutibilidade dos inspetores, bem como à variação devido às próprias peças. O software da Minitab foi usado para criar um estudo de análise de R&R cruzado com dois inspetores, 10 peças e duas réplicas de medição. Os resultados resumidos na Figura 2 mostram erro de repetibilidade excessivo, especialmente para os números de peça 1, 2, 6 e 8.
Figura 2
Graças a esses insights, a equipe de engenharia de processo investigou o método de medição e desenvolveu uma instalação e um conjunto de instruções, depois repetiu o estudo de análise de R&R com o método de medição melhorado. A Figura 3 demonstra uma melhoria significativa no erro de repetibilidade. Embora os números de peça 6 e 8 ainda apresentassem alguns problemas de repetibilidade, a equipe concluiu que a melhoria geral era suficiente para prosseguir.
Figura 3
Antes de executar um segundo DOE, a equipe executou estudos de viabilidade adicionais e analisou esses resultados com o fornecedor do equipamento de selagem a quente. O fornecedor recomendou temperatura e tempo de selagem fixos, e para variar a energia total aplicada ao plástico variando a velocidade da esteira do forno. O segundo DOE foi um estudo fatorial completo dos seguintes fatores:
- Comprimento da sacola
- Taxa de avanço da película
- Profundidade da mesa
- Velocidade do forno
A Figura 4 resume os resultados. O modelo mostrou melhoria significativa em relação ao DOE inicial devido ao sistema de medição melhorado. Os principais efeitos do comprimento da sacola, taxa de avanço da película e profundidade da mesa foram todos significativos em 95% de confiança (p < 0,05), bem como várias interações, incluindo a velocidade do forno. Sem o poder da análise de DOE de Minitab, essas interações importantes podem ter sido negligenciadas, resultando em um modelo de processo abaixo do ideal.
Figura 4
Agora que a equipe estava confiante em seu modelo de processo, o Otimizador de Respostas de Minitab foi usado para identificar as configurações ideais de fator para atingir um comprimento de “orelha de cachorro” de 0,060”, conforme mostrado na Figura 5.
Figura 5
Execuções adicionais foram feitas nas configurações otimizadas para confirmar a repetibilidade de curto prazo do processo de termoencolhimento. Uma vez confirmado, a equipe elaborou protocolos de qualificação operacional (QO) e qualificação de desempenho (QD) e validou formalmente o processo, implementando com sucesso o equipamento de termoencolhimento automatizado e obtendo economias de custo significativas e melhoria da qualidade do produto.
Resultado
O uso de Minitab foi fundamental na implementação do processo de termoencolhimento. As páginas da Web de suporte de Minitab foram extremamente úteis na identificação do design do DOE e interpretação dos resultados. Essa interpretação levou a equipe a investigar o método de medição usando a ferramenta Crossed Gage R&R da Minitab. Os gráficos e resultados estatísticos detalhados apontaram corretamente a equipe para identificar um método para reduzir o erro de repetibilidade e uma segunda análise de R&R confirmou as melhorias. Por fim, as ferramentas fatoriais de design e otimização de resposta de Minitab ajudaram a identificar as configurações ideais de parâmetros.
A implantação e otimização de equipamentos de termoencolhimento totalmente automatizados com a ajuda de Minitab ajudou a eliminar inconsistências na embalagem causadas pela variabilidade do operador. Além disso, levou a um aumento do volume de saída e tem o potencial de economia de custos, simplificando o processo de produção e reduzindo o trabalho manual.
Acessar o estudo de caso da Minitab
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Visão geral
- Fundada em 1989
- Sediada em Irvine, Califórnia, EUA
- Especializado em tecnologia de saúde e eletrônicos de consumo
Desafio
Automatizar e otimizar o processo de embalagem termoemcolhível para melhorar a estética e a consistência, especificamente através da remoção de “orelhas de cachorro” de suas caixas.
Produtos usados
Minitab® Statistical Software
Resultados
- Melhor precisão do sistema de medição usando análise de R&R
- Processo de embalagem termorretrátil automatizado com sucesso
- Alcançou o comprimento alvo da “orelha de cachorro”, melhorando a qualidade da embalagem