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AULA 2 ENGENHARIA DO PRODUTO, QFD, FMEA E DOE Prof. Thiago Shoji Obi Tamachiro 2 INTRODUÇÃO Ferramentas e métodos do projeto informacional e projeto conceitual As duas primeiras fases do Processo de Desenvolvimento de Produtos (PDP) são denominadas Projeto Informacional e Projeto Conceitual. Em resumo, elas envolvem as definições fundamentais de quais serão as características do produto final, a fim de satisfazer as necessidades dos clientes. No Projeto Informacional, o foco está em determinar os requisitos que o cliente deseja em um produto, cujas respostas podem ser encontradas por meio da ferramenta de Desdobramento da Função Qualidade (QFD, em inglês, Quality Function Deployment) e benchmarking. Além disso, é essencial obter um panorama de como a empresa está posicionada em relação aos seus concorrentes, analisando quais critérios são ganhadores de pedidos (critérios diferenciais da empresa) e os critérios qualificadores de pedidos (critérios que devem ser melhorados). Essa análise é realizada por meio de uma avaliação quantitativa com consumidores e, em seguida, os dados obtidos são utilizados para a construção de curvas de valor, que irão indicar os critérios que devem ser levados em consideração no desenvolvimento do produto. Com base nas definições de requisitos do produto definidas no Projeto Informacional, a etapa do Projeto Conceitual visa determinar qual é o melhor conjunto de soluções para o produto por meio de ideias obtidas por ferramentas e métodos como brainstorming, Análise Funcional, Matriz Morfológica e o método de seleção de materiais. Nesta etapa, estudaremos as ferramentas mais empregadas no Projeto Informacional: Desdobramento da Função Qualidade (QFD), Análise de Curvas de Valor e benchmarking, e as ferramentas e métodos do Projeto Conceitual: brainstorming, Análise Funcional, Matriz Morfológica e método de seleção de materiais. TEMA 1 – DESDOBRAMENTO DA FUNÇÃO QUALIDADE (QFD) A primeira ferramenta do Projeto Informacional a ser estudada é o Desdobramento da Função Qualidade (QFD), também conhecida como casa da qualidade, ou “voz do cliente”. O QFD foi desenvolvido pela Mitsubishi, na cidade de Kobe (Japão). 3 De acordo com Akao (1990), o QFD tem como principal objetivo traduzir as necessidades dos clientes em características de qualidade para o produto ou serviço a ser desenvolvido. Com isso, sua utilização contribui para que a organização possa identificar a relação de “o quê” (requisitos do cliente) será desenvolvido, e “como” (características do produto) será desenvolvido. Para a análise da relação entre requisitos do cliente e as características do produto, é necessário construir a matriz QFD, apresentada na Figura 1. As definições de cada campo da matriz serão descritas em seguida. Figura 1 – Matriz QFD 1. Requisitos do consumidor (“quês”): são os requisitos ou critérios de desempenho que os consumidores desejam de um determinado produto. A importância do requisito de desempenho é mensurada por uma nota de 1 a 10, atribuída na coluna “importância para o consumidor”. 2. Características do produto (“comos”): são os elementos e componentes do produto que permitirão operacionalizar os requisitos dos consumidores. 3. Matriz de relacionamento: representa a relação entre os “quês” e os “comos”, sendo que essa avaliação é feita pela equipe de projeto; são utilizados símbolos que indicam a força de relacionamento. Por exemplo: caso o produto seja um aplicativo de celular, o requisito do consumidor 4 “segurança” terá uma forte relação com a característica do produto “verificação em duas etapas”. 4. Matriz de correlação: semelhante à matriz de relacionamento, a matriz de correlação representa a relação entre as características de desempenho; a avaliação também é feita por símbolos que indicam a força de relacionamento. 5. Notas competitivas: referem-se à avaliação de cada requisito do consumidor para o produto oferecido, e também para dois produtos concorrentes. Essa avaliação é feita com atribuição de notas de 1 a 5. 6. Avaliação técnica do produto: representa a importância absoluta de cada característica do produto; é calculada pela soma dos produtos das notas de importância para os consumidores, e as notas de força da matriz de relacionamento. Com os resultados de importância absoluta, as características podem ser classificadas em ordem decrescente, obtendo- se a importância relativa. Por fim, é realizada uma avaliação do grau de dificuldade técnica de alcançar um alto nível de desempenho em cada característica do produto. Com o objetivo de mostrar a aplicação da ferramenta, a Figura 2 apresenta a matriz QFD para o exemplo de uma capa refletora para mochila. 5 Figura 2 – Matriz QFD para o exemplo da capa refletora para mochila Conforme a matriz construída na Figura 2, a equipe de projeto deve priorizar que o produto tenha as características “2x tecido refletivo” ((10 x 9) + (8 x 3) = 114), “tecido elástico” (9 x 9 = 81) e “estojo para guardar o produto” ((8 x 1) + (9 x 8) = 80) para conseguir atender aos requisitos dos consumidores. Com a definição de quais critérios são importantes para o produto, todo o detalhamento em termos dos materiais a serem utilizados, métodos de fabricação necessários, entre outros, são deixados para a próxima etapa do PDP, que corresponderá ao Projeto Conceitual. Em relação à matriz de correlação, foram encontradas apenas duas relações entre as características do produto: relação negativa entre “tecido elástico” e “bolsos laterais”, pois com o tempo os pesos dos itens guardados nos bolsos podem desgastar a elasticidade do tecido. A segunda relação, entre “2x tecido refletivo” e “tecido elástico”, é uma relação forte, pois ambas as características podem ser combinadas, caso não exista no mercado tecido refletivo com elástico disponível. Quanto à matriz de relacionamentos, todos os requisitos dos consumidores tiveram pelo menos uma relação com um dos critérios do produto, seja do tipo forte, médio ou fraco. Além disso, as células que ficaram em branco indicam que não foi encontrada nenhuma relação possível. 6 TEMA 2 – CURVAS DE VALOR E BENCHMARKING As curvas de valor e o benchmarking, são duas ferramentas do Projeto Informacional, que auxiliam a organização a comparar seus produtos e serviços aos de seus concorrentes, e tomar as decisões necessárias para se manter competitiva. Para entender o que são as curvas de valor, primeiramente serão definidos os conceitos de critérios ganhadores e qualificadores de pedidos. 2.1 Critérios ganhadores e qualificadores de pedidos De acordo com Slack, Chambers e Johnston (2009), uma forma útil de determinar os critérios competitivos de uma organização é por meio da divisão desses critérios em ganhadores e qualificadores de pedidos, cujas definições são: • Critérios ganhadores de pedidos: são os critérios que realmente contribuem para que o cliente enxergue o produto ou serviço de uma empresa como um diferencial em relação aos dos concorrentes. Por exemplo, o computador de uma determinada marca se diferencia por apresentar critérios superiores aos de seus concorrentes, como nitidez de imagem, capacidade de memória e suporte técnico especializado. • Critérios qualificadores de pedidos: são os critérios que apresentam deficiências no desempenho para a organização, e que os clientes não consideram como importantes. Nesse caso, indicadores estratégicos devem ser construídos para melhorar o desempenho dos critérios qualificadores. 2.2 Construção das curvas de valor Ter o conhecimento de quais são os critérios ganhadores e qualificadores de pedidos contribuem para definir o valor percebido que o produto ou serviço está oferecendo, ou vai oferecer ao cliente. A Figura 3 ilustra dois exemplos de valores percebidos,tanto para produtos, no caso um console de videogame, e serviços, no caso de um restaurante. 7 Figura 3 – (a) Valor percebido de um console de videogame; (b) valor percebido de um restaurante De forma a classificar quantitativamente quais são os critérios ganhadores e qualificadores de pedidos, é realizada a construção de curvas de valor, cujos passos para sua elaboração são: 1. Definir 10 critérios aplicáveis ao produto que sua organização fabrica e quer analisar; 2. Eleger 2 principais concorrentes que fabricam produto semelhante ao de sua organização; 3. Avaliar o desempenho do produto da sua organização e de seus 2 concorrentes nos 10 critérios, atribuindo notas de 1 a 10; 4. Selecionar 2 clientes-alvo para avaliação do produto, e solicitar que façam uma avaliação de expectativa de desempenho (valor percebido) dos 10 critérios, atribuindo notas de 1 a 10; 5. Realizar a tabulação dos dados e analisar os critérios de seus concorrentes que são superiores, e os que são inferiores; 6. Análise: os critérios que estão acima ou igual à necessidade do cliente e da média do mercado, são os critérios ganhadores de pedido. Os critérios abaixo da necessidade do cliente ou da média do mercado, são os critérios qualificadores de pedido Para exemplificar a utilização dessa ferramenta, considere uma empresa que produz ventiladores e que irá lançar um novo modelo no mercado. Dessa forma, para identificar quais critérios de desempenho serão críticos para o projeto, a organização decidiu avaliar o modelo de ventilador atual comparando- o a produtos semelhantes de dois concorrentes. O Quadro 1 apresenta a Valor percebido de um console de videogame Valor percebido de um restaurante Sabor da comida Preço acessível Atendimento Variedade de jogos Facilidade de uso do controle Preço dos jogos Interatividade Ambiente aconchegante 8 avaliação do produto da organização e dos concorrentes com base em 10 critérios de desempenho considerados. Quadro 1 – Avaliação de desempenho dos ventiladores Critérios de desempenho Desempenho do produto da minha organização Desempenho do concorrente 1 Desempenho do concorrente 2 Média de desempenho do mercado Desempenho do melhor competidor Imagem da marca 9 9 6 8 9 Preço baixo 6 8 7 7.0 8 Assistência técnica 9 6 7 7.3 9 Potência de ventilação 9 8 7 8 9 Baixo ruído 6 7 8 7.0 8 Segurança do produto 7 7 7 7.0 7 Opções de velocidade 10 8 8 8.7 10 Baixo consumo de energia 6 8 7 7 8 Ajuste de altura 7 5 7 6.3 7 Tamanho do produto 8 6 5 6.3 8 Para analisar os dados do Quadro 1 de forma visual, foi construído o gráfico das curvas de valor (Figura 4) das avaliações de desempenho da organização, dos concorrentes e da média do mercado. 9 Figura 4 – Curvas de valor para o exemplo dos ventiladores Percebemos, na Figura 4, que os critérios de desempenho superiores aos concorrentes e da média do mercado são assistência técnica, potência de ventilação, opções de velocidade e tamanho do produto. Esses critérios são, de fato, importantes de serem sustentados, porém os critérios que a organização deve priorizar a serem melhorados para o novo produto a ser desenvolvido, são os que estão abaixo de seus concorrentes: preço baixo, baixo ruído e baixo consumo de energia. A próxima etapa da análise é medir a expectativa de desempenho de dois clientes-alvo em relação aos 10 critérios já levantados. Sendo assim, o Quadro 2 apresenta a avaliação dos clientes sobre os critérios de desempenho. 10 Quadro 2 – Avaliação da expectativa de desempenho dos clientes Critérios de desempenho Desempenho do produto da minha organização Avaliação de expectativa do cliente 1 Avaliação de expectativa do cliente 2 Desempenho do melhor competidor Média de desempenho do mercado Imagem da marca 9 8 9 9 8 Preço baixo 6 7 6 8 7.0 Assistência técnica 9 8 8 9 7.3 Potência de ventilação 9 9 8 9 8 Baixo ruído 6 8 8 8 7.0 Segurança do produto 7 9 8 7 7.0 Opções de velocidade 10 9 9 10 8.7 Baixo consumo de energia 6 5 5 8 7 Ajuste de altura 7 6 7 7 6.3 Tamanho do produto 8 7 8 8 6.3 Conforme a avaliação de expectativa de desempenho dos consumidores mostrada no Quadro 2, pode-se realizar a divisão dos critérios em ganhadores de pedido e qualificadores de pedido. Assim, utilizando a análise do passo 6, apresentada no início desse tópico, a divisão dos critérios ficará assim: • Critérios ganhadores de pedidos: imagem da marca, assistência técnica, potência de ventilação, opções de velocidade, ajuste de altura e tamanho do produto. • Critérios qualificadores de pedidos: preço baixo, baixo ruído, segurança do produto e baixo consumo de energia. Por fim, chegamos à conclusão de que os critérios qualificadores serão os priorizados pela organização, para que o novo modelo de ventilador a ser desenvolvido atenda às expectativas dos consumidores e melhore seu desempenho em relação à concorrência. 2.3 Benchmarking Conforme visto no tópico anterior, a avaliação dos critérios depende de uma seleção dos potenciais concorrentes de uma determinada organização. Desse modo, para auxiliar a seleção e análise dos produtos dos concorrentes, podemos utilizar a ferramenta de benchmarking, que envolve: 11 • Selecionar o produto alvo; • Identificar os critérios de desempenho a serem avaliados, como funcionalidade, eficiência, estética, segurança, entre outros; • Escolher os concorrentes ou áreas internas para aplicar a ferramenta; • Coletar os dados de desempenho e performance dos produtos dos concorrentes; • Avaliar os pontos positivos e negativos dos produtos dos concorrentes, com suas devidas justificativas; • Adaptar e implementar as melhores práticas dos concorrentes, com a definição de metas e aceitação de toda a organização. TEMA 3 – BRAINSTORMING E ANÁLISE FUNCIONAL As ferramentas de brainstorming e Análise Funcional são utilizadas na etapa do Projeto Conceitual, para obtermos as primeiras ideias de como serão as características e componentes que farão parte do produto final. 3.1 Brainstorming O brainstorming é uma forma tradicional de ideação, seja para fins de análise de causas de um problema, seja para encontrar soluções para produtos, processos e serviços. Essa ferramenta pode ser do tipo estruturado (cada membro da equipe sugere uma ideia por rodada), ou não estruturado (as ideias podem ser sugeridas de forma livre sem uma ordem de participação dos membros da equipe). Independentemente do tipo de brainstorming a ser empregado, Camargo e Ribas (2019) indicam algumas regras a serem aplicadas para obter êxito do uso da ferramenta: • Mesmo que seja utilizado o brainstorming do tipo não estruturado, quando uma pessoa estiver falando sua ideia, as demais devem permanecem em silêncio, para evitar dispersão; • Quanto mais ideias sugeridas, maior será a probabilidade de ter uma solução promissora; • Fica permitido que as ideias já sugeridas possam ser aprimoradas ou combinadas a outras ideias; • Não criticar ou julgar as ideias, pois pode desencorajar a participação dos demais colegas e limitar sugestões de ideias “fora da caixa”; 12 • Utilizar notas adesivas traz a sensação de que todas as ideias estão sendo levadas em consideração. 3.2 Análise funcional A Análise Funcional tem a finalidade de identificar as grandezas funcionais (componentes do produto) por meio da decomposição das funções primárias e secundárias. A realização dessa análise permite que a equipe de projeto e os clientes entendam como cada componente irá contribuir para o produto final (e também poderá ser aproveitado para a elaboração do manual de instruções do produto na etapa de lançamento). Seguindo oexemplo do desenvolvimento da capa refletora para mochila, o Quadro 3 apresenta a Análise Funcional para as componentes que irão compor o produto final. Quadro 3 – Exemplo de Análise Funcional para a capa refletora para mochila COMPONENTES FUNÇÃO PRIMÁRIA FUNÇÃO SECUNDÁRIA Estojo Armazenar o produto Guardar na mochila Fecho do estojo Permitir que o tecido seja guardado no compartimento Proteger tecido de sujeira Tecido fluorescente Contribuir para que o usuário se torne mais visível - Tecido refletivo Contribuir para que o usuário se torne mais visível - Elástico Assegurar que o tecido não se solte durante o uso - Rede Armazenar garrafa de água - Bolso Guardar objetos do usuário - TEMA 4 – MATRIZ MORFOLÓGICA Com o levantamento de várias ideias de soluções obtidas no brainstorming, e com a descrição da finalidade de cada componente do produto na Análise Funcional, a próxima ferramenta a ser utilizada no Projeto Conceitual é a Matriz Morfológica, cujo objetivo é criar múltiplas combinações de parâmetros ou elementos do produto e, em seguida, avaliar cada combinação por meio de uma matriz de priorização. Para construir uma Matriz Morfológica, seguimos estes passos: 1. Listar as componentes do produto; 13 2. Listar os possíveis princípios de solução (meio de fabricação, forma de fixação etc.) para cada componente; 3. Criar combinações com os princípios de solução; 4. Criar critérios de desempenho para avaliar as combinações dos princípios de solução; 5. Avaliar cada combinação de acordo com os critérios de desempenho por meio de uma matriz de priorização, atribuindo notas 3 (solução atende ao critério de desempenho), 1 (solução atende parcialmente o critério de desempenho), ou 0 (solução não atende ao critério de desempenho); 6. A combinação que obtiver a maior pontuação será a eleita para compor o produto final. Para exemplificar a construção da Matriz Morfológica, o Quadro 4 apresenta a lista de componentes e os princípios de solução para o produto capa protetora para mochila Quadro 4 – Princípios de solução para as componentes da capa protetora para mochila COMPONENTE PRINCÍPIOS DE SOLUÇÃO 1 2 3 4 A – Estojo Fixada a capa com cola Solto (capa separada do estojo) Fixada a capa com velcro Fixada a capa com costura B – Fecho do estojo Zíper Botão Elástico Barbante C – Tecido fluorescente Costurado Colado Velcro - D – Tecido refletivo Costurado Colado Velcro - E – Elástico que envolve a capa Costurado Passado Sem elástico - Após os princípios de solução para cada componente terem sido levantados, foram criados, de forma aleatória, oito combinações para o produto final: • Combinação 1: A-1, B-1, C-1, D-1, E-1 • Combinação 2: A-2, B-1, C-3, D-1, E-1 • Combinação 3: A-3, B-4, C-2, D-2, E-2 • Combinação 4: A-2, B-3, C-1, D-1, E-2 • Combinação 5: A-4, B-3, C-2, D-1, E-1 • Combinação 6: A-2, B-4, C-2, D-2, E-2 • Combinação 7: A-3, B-3, C-3, D-3, E-3 • Combinação 8: A-4, B-2, C-1, D-1, E-1 14 Com as combinações montadas, são estabelecidos critérios para avaliar cada uma delas. A avaliação das combinações é mostrada no Quadro 5. Quadro 5 – Avaliação das combinações dos princípios de soluções CRITÉRIOS COMBINAÇÕES DOS PRINCIPÍOS DE SOLUÇÕES 1 2 3 4 5 6 7 8 Custo 1 3 3 3 1 3 3 3 Estética 1 3 0 3 1 1 1 3 Durabilidade 1 3 1 3 1 1 1 1 Usabilidade 3 1 3 3 3 3 3 3 Segurança 3 3 3 3 3 3 3 3 Adaptável 3 3 3 3 3 3 3 3 Total 12 16 13 18 12 14 14 16 Conforme a pontuação obtida no Quadro 5, a combinação eleita para composição do produto final será a 4 (A-2, B-3, C-1, D-1, E-2), ou seja, a capa protetora da mochila será composta pelos seguintes componentes e seus respectivos princípios de solução: • Estojo: solto (capa separada do estojo); • Fecho do estojo: elástico; • Tecido fluorescente: costurado; • Tecido refletivo: costurado; • Elástico que envolve a capa: passado. TEMA 5 – MÉTODO DE SELEÇÃO DE MATERIAIS O Método de Seleção de Materiais de Ashby (2019), empregado na etapa do Projeto Conceitual, tem como objetivo auxiliar na seleção dos materiais que irão compor o produto final, levando em consideração os aspectos técnicos de propriedades de tais materiais, processos de fabricação e do projeto do componente. O método de Ashby (2019) é composto de quatro etapas: 1. Tradução: envolve as definições de função (O que o produto faz?), restrições (O que obrigatoriamente o produto deve cumprir e quais itens são desejáveis?), objetivo (O que deve ser maximizado ou minimizado?), 15 e as variáveis livres (Quais parâmetros a equipe de projeto poderá alterar livremente?). 2. Triagem: consiste em realizar um filtro para descartar todas as opções de materiais que não se submetem às restrições estabelecidas. 3. Classificação: seu objetivo é identificar os melhores materiais que podem ser empregados no produto após a realização da triagem. 4. Documentação: pesquisa em catálogos, artigos, base de dados especializadas e de fornecedores, informações e histórico dos materiais que classificados na etapa anterior, para dar subsídios para a seleção do melhor material para o produto. Para exemplificar a aplicação do método de seleção de materiais, considere que uma panela será projetada; a equipe de projeto pretende definir o material a ser utilizado. Desse modo, a primeira etapa consiste em descrever os requisitos do projeto conforme feito no Quadro 6. Quadro 6 – Função, restrições, objetivo e variáveis livres Função (O que o produto vai fazer?) Preparar alimentos Restrições (O que obrigatoriamente o produto deve cumprir e quais itens são desejáveis?) Ter elevada condutividade térmica; não ser um material que possa ser prejudicial à saúde; desejável: ser de baixo custo e ser leve. Objetivo (O que deve ser maximizado ou minimizado?) Maximizar a condutividade térmica. Variáveis livres (Quais parâmetros a equipe de projeto têm a liberdade para alterar?) Cor e tipo da alça da panela. O próximo passo é realizar uma listagem de possíveis materiais para o produto. Como critério de busca, foram utilizados dados de condutividade térmica de diversos materiais (Quadro 7), pois essa propriedade é uma das restrições obrigatórias para o produto. 16 Quadro 7 – Condutividade térmica para diversos materiais MATERIAL CONDUTIVIDADE TÉRMICA (W/m.k) Liga de alumínio 1100 (recozida) 222 Teflon (PTFE) 0,25 Liga inoxidável 304 (recozida) 16,2 Cobre eletrolítico tenaz 388 Ferro fundido G1800 46 Vidrocerâmica (Pyroceram) 3,3 Vidro, borossilicato (Pyrex) 1,4 Fonte: Elaborado com base em Callister; Rethwisch, 2013. Conforme os dados do Quadro 7, foram selecionados os quatro materiais que possuem os valores mais altos de condutividade térmica: cobre eletrolítico tenaz, liga de alumínio 1100, ferro fundido G1800 e liga inoxidável 304. Com a classificação desses materiais, partimos para a etapa de documentação, a qual envolve a realização de uma pesquisa para verificar qual material é o mais adequado para o produto. Sendo assim, o resultado da pesquisa foi a seguinte: • Cobre eletrolítico tenaz: as panelas feitas desse material são caras e são mais pesadas do que as outras opções. Além disso, recomenda-se que o cobre seja misturado a outro metal para evitar possíveis contatos do material com os alimentos. • Liga de alumínio 1100 (recozida): as panelas de alumínio são leves, de baixo custo, resistentes e possuem alta condutividade térmica. • Ferro fundido G1800: as panelas de ferro fundido contribuem para aumentar os níveis de ferro no organismo, além de serem resistentes e antiaderentes. • Liga inoxidável 304 (recozida): as panelas inox são leves e resistentes à corrosão e à ferrugem, porém apresentam baixa condutividade térmica. Com base nos dados de condutividade térmica, aliada à pesquisa sobre osmateriais, podemos concluir que o material mais adequado aos requisitos de projeto para a panela é a liga de alumínio 1100 (recozida). 17 REFERÊNCIAS AKAO, Y. Quality Function Deployment. Boston: Productivity Press, 1990. ASHBY, M. Seleção de materiais no projeto mecânico. 5. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2019. CALLISTER, W. D.; RETHWISCH, D. G. Ciência e engenharia de materiais: uma introdução. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2013. CAMARGO, R.; RIBAS, T. Gestão ágil de projetos. São Paulo: Saraiva Educação, 2019. ROSENFELD, H. et al. Gestão de desenvolvimento de produtos: uma referência para a melhoria do processo. São Paulo: Saraiva, 2006. SLACK, N.; CHAMBERS, S.; JOHNSTON, R. Administração da produção. 3. ed. São Paulo: Atlas, 2009.
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