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ENP___Modelagem_e_testes_de_Produtos_v4[1]

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UDESC – Universidade do Estado de Santa Catarina
FEJ – Faculdade de Engenharia de Joinville
DEPS – Departamento de Engenharia de Produção e Sistemas
Modelagem e Testes de Produtos
Prof. Régis K. Scalice
Atividade: Selecionar a concepção do 
produto 4/4
Testes durante a seleção de concepções
 
Projeto 
Detalhado 
Projeto 
Conceitual 
Projeto 
Informacional 
Preparação 
Produção 
Testes exploratórios 
Testes de avaliação 
Testes de validação 
Testes comparativos 
 Planejamento 
Atividade: Selecionar a concepção do 
produto 4/4
Testes durante a seleção de concepções
Projeto
Detalhado 
Projeto
Conceitual 
Projeto
Informacional 
Preparação
Produção
Testes exploratórios
Planejamento
• Quando: Podem ser realizados desde o início do processo
• Foco: mercado
• Objetivo: ganhar conhecimento do perfil do usuário e das necessidades 
dos clientes
• Como: observação, entrevistas e discussões
• Resultados: principalmente qualitativos
Atividade: Selecionar a concepção do 
produto 4/4
Testes durante a seleção de concepções
Projeto
Detalhado 
Projeto
Conceitual 
Projeto
Informacional 
Preparação
Produção
Testes de avaliação
Planejamento
• Quando: envolve análise mais detalhada, ainda que informal, portanto 
deve ser realizada num ponto mais adiante do que no caso anterior
• Foco: usabilidade ou funcionalidade do produto
• Objetivo: assegurar que as escolhas do projeto sejam apropriadas
• Como: modelos analíticos, simulações, mock-up
• Resultados: quantitativos
• O QUE É MODELAR?
– É criar uma representação, seja física, gráfica ou 
matemática, de um determinado sistema físico real 
(existente ou não)
• TIPOS DE MODELOS:
– Modelos Icônicos
– Modelos Analógicos
– Modelos Matemáticos
– Modelos Diagramáticos
– Representação Gráfica
Modelos, Simulação e Otimização
• eikon (gr.) = imagem ou aparência
• Características:
– Equivalência geométrica
– Qualquer tamanho (escala)
– Bi ou tri-dimensionais
• Propósito:
– Visualizar texturas, formas, sombras, estética
– Comunicar e registrar
• Limitações:
– Até 3 dimensões
– Otimização por visualização
– Limitado ao conceito do projetista
Modelos Icônicos
Modelos Icônicos - Exemplos
Modelos Icônicos - Exemplos
Modelos Icônicos - Exemplo
• Características:
– Obedece aos princípios de operação originais
– Só é útil quando em operação
– Determina resultados numéricos
• Propósito:
– Simular desempenho
– Permite empregar diferentes fenômenos para simular problemas
• Limitações:
– Fidelidade depende de suposições
– Depende dos equipamentos disponíveis
• Exemplos:
– Embarcações para teste em tanques de prova
– Modelos de barragens e portos
– Modelos de aviões para teste em túneis de vento
– Simuladores de vôo
– Modelos de estruturas (pontes, torres, ...)
MODELOS ANALÓGICOS
Q = 200.000 L/h
Empresa A Empresa B
1,8 km
25”
MODELOS ANALÓGICOS
exemplo tubulação a longa distância
[ ][ ]13TL :Vazão L :ocompriment e Diâmetro −
Uso de parâmetros adimensionais (1:100)
Q = 0,2 L/h
18m
1/4”
• Características:
– Representa de forma compacta e abstrata os princípios 
do problema original
• Propósitos:
– Usa ao máximo a generalização de problemas
– Leva a resultados numéricos e a relações explícitas
• Limitações:
– Fidelidade depende de suposições (necessita 
comprovação experimental)
– Solução depende da habilidade matemática
XaVV Δ+= 2202
MODELOS MATEMÁTICOS
MODELOS DIAGRAMÁTICOS
• Características:
– Representa de forma esquemática um problema real
– Pouca semelhança entre o modelo e o real
• Propósitos:
– Simplifica a visualização e entendimento do sistema
• Limitações:
– Necessita aprender a “linguagem”
– Depende da interpretação dos “iniciados”
• Exemplos:
REPRESENTAÇÕES GRÁFICAS
• Características:
– Auxílio à visualização, comunicação e previsão de projetos
– Rápida visualização do comportamento geral
• Propósitos:
– Apresentar, de forma visual, variações de valores e proporções
MODELOS COMPUTACIONAIS - CAD
• Pensar:
– Facilitam o entendimento do problema
– Permite levantar e analisar questões específicas
– Permite testar condições de uso a custos muito baixos
• Comunicar:
– Facilitam a descrição do que se está pensando
– Mostram condições de uso
• Prever:
– Permite discutir diferentes cenários e analisar possíveis 
soluções
USOS DOS MODELOS
• Controlar:
– Modelos, tal qual desenhos de montagem, são usados 
para garantir que o executado esteja de acordo com o 
projetado
• Ensinar e Treinar:
– Permitem que, por exemplo, mergulhadores de alta 
profundidade ou astronautas, exercitem seus 
procedimentos antes de entrar em contato com 
ambientes perigosos.
• Uma imagem fala mais que mil palavras (o mesmo 
vale para grande parte dos modelos)
USOS DOS MODELOS
• SIMULAÇÃO: é submeter o modelo à ensaios para verificar 
como os Sistemas Físicos Reais (SFR) se comportam
• ENVOLVE:
– Protótipos (primeiros exemplares dos produtos para testes)
– Modelos
• NECESSIDADES:
– Formulação de hipóteses
– Planejar os ensaios
– Registrar os resultados
– Analisá-los
• TIPOS:
– Simulação Icônica
– Simulação Analógica
– Simulação Matemática
Modelos, Simulação e Otimização
• Características:
– Assemelha-se à realidade (pode haver diferenças dimensionais, de 
materiais, etc.)
• Cuidados:
– Montagem da bancada
– Escolha dos equipamentos
– Coleta de dados
– Controle das variáveis
• Exemplos:
– Túnel de vento (análise de arraste aerodinâmico em carros e aviões)
– Modelo de Hidroelétrica: avaliação dos impactos ambientais
SIMULAÇÃO ICÔNICA
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
aResultam tipicamente em
Representações Gráficas
SIMULAÇÃO ICÔNICA
• Características:
– Compara-se algo não-familiar ou de difícil manipulação com algo 
familiar ou de fácil manuseio
– Faz-se um sistema comportar-se de modo análogo a outro
– Pouca semelhança entre o sistema real e o análogo
– Trabalha com a imaginação do Engenheiro
– Exige conhecimentos variados: ótica, termodinâmica, física, botânica, 
biologia, etc.
• Cuidados:
– Verificar a compatibilidade entre o sistema analógico e real (modelos 
analógicos)
– Verificar, ao se testar um protótipo final, a validade dos dados obtidos 
com essa simulação
• Exemplos:
– Usar água para representar o ar passando nas pás ed uma turbina
– Amortecedor pode ser simulado como um sistema elétrico (idem para 
sistema de troca de calor)
SIMULAÇÃO ANALÓGICA
SIMULAÇÃO ANALÓGICA
F (força)
u (velocidade)
b (atrito)
i (corrente)
R (resistência)
V (tensão)
Sistema mecânico Sistema elétrico
R
e
p
r
e
s
e
n
t
a
ç
ã
o
D
i
a
g
r
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m
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c
a
R
e
p
r
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s
e
n
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a
ç
ã
o
M
a
t
e
m
á
t
i
c
a
b
Fu
ubF
=
⋅=
R
Vi
irV
=
⋅=
• Características:
– Instrumento de previsão
– Simulam o COMPORTAMENTO do sistema
– Fornece as saídas do sistema (usando as entradas como dados)
• Cuidados:
– Selecionar corretamente o equacionamento
– Determinar corretamente as variáveis
• Exemplos:
– Equação de Bernoulli
– Equação de Torricelli
– Toda e qualquer equação da física
H
reservatório
saída
2
1
z
SIMULAÇÃO MATEMÁTICA
SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL - CAE
SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL - CAM
• OTIMIZAÇÃO:
– DEFINIÇÃO: é o processo de procura por uma solução 
que forneça o máximo benefício segundo algum critério.
– OBJETIVO: garantir máximo desempenho em 
determinados parâmetros (máxima produtividade, mínimo 
peso, máximo rendimento, mínimo consumo, etc.)
– ENVOLVE:
•Seleção entre alternativas
• Dedicação e empenho até a melhor solução ser encontrada
Modelos, Simulação e Otimização
• Por evolução – otimização decorrente de alterações e melhorias em sua 
concepção, processo de fabricação ou estética.
• Por intuição – ligado à experiência prévia, à tomadas de decisão, 
analogias e combinações de sistemas
• Por tentativa – processo iterativo (tentativa e erro)
• Gráfica – uso de esquemas. Grande flexibilidade de alteração.
• Analítico – uso de equacionamentos matemáticos
$
Volume
produzido
CUSTO TOTAL
Custo de
Mão de obra
Custo de
matéria prima
Mínimo custo total
MÉTODOS DE OTIMIZAÇÃO
Atividade: Selecionar a concepção do 
produto 4/4
Testes durante a seleção de concepções
Projeto
Detalhado 
Projeto
Conceitual 
Projeto
Informacional 
Preparação
Produção
Testes de validação
Planejamento
• Quando: realizados mais ao final do desenvolvimento do produto
• Foco: usabilidade, desempenho, confiabilidade, manutenabilidade, 
montagem e robustez.
• Objetivo: verificar ser as especificações-meta foram atendidas de forma 
rigorosa e consistente.
• Como: usualmente o 1º protótipo funcional
• Resultados: Quantitativos (formais). Avaliações formais necessárias 
(segurança, requisitos legais, certificação). 
Atividade: Selecionar a concepção do 
produto 4/4
Testes durante a seleção de concepções
Projeto
Detalhado 
Projeto
Conceitual 
Projeto
Informacional 
Preparação
Produção
Testes comparativos
Planejamento
• Quando: realizados em qualquer estágio do DP.
• Foco: decisões entre alternativas
• Objetivo: determinar uma preferência
• Como: Comparação com alguma opção (princípios de solução ou 
alternativas de projeto)
• Resultados: determinar superioridade, estabelecer uma preferência, 
analisar vantagens ou desvantagens).
Desenho
Manual
Protótipo
Físico
Teste e
Reprojeto
Evolução do Desenvolvimento de 
Produto (passado)
Hardware
Desenvolvimento do 
Produto
3D
CAD
Mock-up 
Digital
Prototipagem
Funcional
Virtual
Desenvolvimento 
Virtual do Produto
Evolução do Desenvolvimento de 
Produto (futuro)
Processo de Projeto Conceitual
Trade-off 
Studies
Data Management
Detailed 
CAD&CAE
Design Parameters Parametric CAD Automated CAE Model
Functional Analysis
UDESC – Universidade do Estado de Santa Catarina
FEJ – Faculdade de Engenharia de Joinville
DEPS – Departamento de Engenharia de Produção e Sistemas
Modelagem e Testes no
Projeto Detalhado
Ciclos da fase de projeto detalhado
SSC: sistemas, 
subsitemas e 
componentes
Criar e detalhar SSCs, 
documentação e configuração 
Integrar
Completar BOM
Finalizar documentos
Decidir fazer ou 
comprar SSCs
Desenvolver 
fornecedores
Avaliar SSCs, 
configuração e 
documentação do 
produto e processo 
Planejar 
processo de 
fabricação e 
montagem
Otimizar 
produto e 
processo 
Calcular Desenhar
Criar, reutilizar, procurar
Ciclo de 
otimização
Ciclo de 
detalhamento
Ciclo de 
aquisição
Projetar 
recursos
Apesar do ciclo de otimização ser mostrado agora, ele pode ocorrer durante 
a realização de todas as atividades e tarefas descritas no ciclos anteriores
Alternativas para avaliação do 
produto e seus itens
Sem protótipo
Com protótipo
virtual ou
modelo
Com protótipo
não funcional
Com protótipo
funcional
qualitativa analítica experimental
Análise de 
falhas
Análise de 
Tolerâncias
Realidade 
virtual
Clínicas 
(focus group)
Planejamento de 
experimentos
CAE: computer aided engineering
CAT: computer aided tolerancing
Análise Experimental
de Tolerâncias
Cálculos 
Específicos
Simulações
CAE, CAT

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