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A busca por vantagens competitivas cria a necessidade das organizações absorverem técnicas que aumentem a viabilidade técnico econômica de seus processos e produtos para uma maior rentabilidade. Uma abordagem que vem sendo aplicada para redução de variabilidade e custos envolvidos em processos é o Seis Sigma, o qual é suportado por técnicas de gestão da qualidade com enfoque estatístico. Este trabalho buscou analisar a aplicação do Programa Seis Sigma de forma descritiva e detalhada, uma vez que são escassos os trabalhos neste campo de aplicação. A presente pesquisa é, portanto, de natureza aplicada com objetivo exploratório e usou como método o estudo de caso e, como instrumento de coleta de dados, a entrevista semiestruturada. O estudo de caso foi realizado em um setor da indústria automotiva, onde foi desenvolvido um projeto Seis Sigma que envolveu a substituição da matéria prima usada na fabricação de componentes de limpadores de para-brisas. Por meio da análise dos resultados, verificou-se uma redução de gastos com matéria prima, melhoria de confiabilidade do processo e aumento da satisfação do cliente. Dessa forma, existem evidências de que o Seis Sigma proporciona benefícios consideráveis à organização, entretanto, sua implementação deve ser rigorosamente estruturada.