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Metodologia de Projeto 2021 Franco Giuseppe Dedini 2021 Página 1 1. O Projeto A dificuldade no entendimento do projeto começa na compreensão do conceito de projeto. Projeto como desenho, projeto como ambição, projeto como objetivo, projeto como encaminhamento, todos estes sentidos são válidos quando se fala neste nosso projeto. Tradicionalmente o conceito de projeto está associado ao do "desenho industrial" e ao termo "design". Este novo projeto é muito mais que a coleção de uma série de desenhos representativos de uma máquina. Este projeto traz em si o desenvolvimento de sistemáticas e otimizações que fazem com que qualquer projetista possa ser tão produtivo como os "iluminados" gênios do passado. O projeto mecânico é a essência da engenharia moderna e a base de toda a produção industrial. Nenhum produto industrial nasce sem a participação de um projeto. O projeto pode ser, além de um desenho, um organograma ou uma sequência de eventos ou fases. Projetar é uma atividade individual, criativa e mental, com o objetivo de encontrar soluções ótimas para problemas técnicos, com considerações científicas, tecnológicas, econômicas, estéticas e ergonômicas. O termo “projeto” refere-se às atividades envolvidas na criação da estrutura do produto ao selecionar materiais, processos e componentes necessários para que o produto cumpra com uma função pré-determinada. Por desenvolvimento entende-se um conjunto de processos que se iniciam na identificação das oportunidades de mercado, requisitos funcionais e testes, modificações e refinamento do produto para posterior fabricação. Além disso, devem constar no projeto as funções, processos e operações, elementos necessários para processos e sistemas, ciclo de vida do produto, operadores, estado-da-arte do tema, distribuição, entrega, descarte, além de aspectos ligados à ecologia, estética e ergonomia, normas e padrões, moral e cultura, economia e qualidade. Um método comum na indústria para o desenvolvimento de produto é definir a arquitetura e posteriormente alterar e melhorar o projeto durante o processo produtivo, o que leva a um aumento de custos e tempo de entrega. São muitas as definições de projeto e apesar do tempo e das inúmeras áreas onde é aplicado o entendimento não é universal. "Projeto é um empreendimento temporário conduzido para criar um produto ou serviço único” PMBOK – A Guide to the Project Management Body of Knowledge. "Projeto é um empreendimento não repetitivo, caracterizado por uma sequência clara e lógica de eventos, com inicio, meio e fim, que se destina a atingir um objetivo claro e definido, sendo conduzido por pessoas dentro de parâmetros predefinidos de tempo, custo, recursos envolvidos e qualidade“ ISO 10006 – Diretrizes para a Qualidade no Gerenciamento de Projetos. "Em minha opinião, Projeto é o processo conceptual através do qual algumas exigências funcionais de pessoas, individualmente ou em massa, são satisfeitas através do uso de um produto ou de um sistema que deriva da tradução física deste conceito..." Sir Monty Finneston 1987. Metodologia de Projeto 2021 Franco Giuseppe Dedini 2021 Página 2 “Projeto (ou Design) é um processo iterativo. Experiência, intuição e engenhosidade do Projetista (ou Designer) são necessárias no projeto de sistemas em muitos campos da engenharia. Iterativo implica na análise de inúmeros sistemas equivalentes em uma sequência antes da indicação do projeto aceitável”. Introdution to Optimum Design Arora 1989. Projeto de Engenharia é uma atividade orientada para o atendimento das necessidades humanas, principalmente daquelas que podem ser satisfeitas por fatores tecnológicos de nossa cultura... ...Projeto é uma ideia ou plano de alguma coisa, formulado numa configuração para comunicação e ação... ...Projeto é a criação de um estado final que satisfaz uma necessidade do homem ao tomar uma determinada ação... ...Engenharia de Projeto é o processo que utiliza ferramentas de engenharia (matemática, gráficos, linguagens e princípios científicos) para desenvolver um plano que, quando totalmente executado, irá satisfazer uma necessidade humana... ...Projeto Mecânico é a formulação de um plano para satisfazer necessidades humanas, usando disciplinas (ciências de engenharia, técnicas e outros processos mentais) que são estudadas por engenheiros mecânicos... ... Projeto de Máquinas é a formulação de um plano para um mecanismo ou dispositivo capaz de transmitir forças e movimentos, realizando um trabalho ou função específica que deverá ser executado para satisfazer uma necessidade humana da forma mais econômica possível. Metodologia de Projeto de Produtos Industriais Back N. (1983). Projeto de Engenharia tem sido definido como: ... O processo de aplicar várias técnicas e princípios científicos com o propósito de definir um meio, processo, ou sistema com suficientes detalhes para permitir sua realização... Design of Machinery Norton R(1992). A atividade de Projeto em Produção tem como objetivo mais importante: Prover produtos, serviços e processos que satisfarão os clientes... Os projetistas de produtos tentarão realizar produtos esteticamente agradáveis que atendem ou excedem as expectativas dos consumidores... Tentarão projetar um produto que desempenhe bem e seja confiável durante o seu tempo de vida útil... Deveriam projetar o produto de forma que pudesse ser fabricado fácil e rapidamente... "Projetarão os produtos de forma a" haver poucos prováveis erros durante a manufatura e que os custos de produção sejam minimizados. Administração da Produção, Slack N. et al (1997). O processo de Projeto é a organização e gerenciamento de pessoas e informações que desenvolvem e resultam na evolução de um produto. The Mechanical Design Process Ullman D.G. (1997). Projeto de Engenharia é o processo de desenvolver um sistema, componente ou processo de forma a atender determinadas necessidades. Ele é um processo de decisão (muitas vezes iterativo), no qual as ciências básicas, matemática e ciências da engenharia são aplicadas para converter recursos otimizados para o atendimento de um objetivo primário. The engineering design process Ertas e Jones (1993). O Projeto pode ser entendido como o elo fundamental no planejamento da transformação, visando o atendimento de uma necessidade expressa pelo cliente. Metodologia de Projeto 2021 Franco Giuseppe Dedini 2021 Página 3 FIGURA 1: O Projeto como planejamento da transformação da necessidade à Satisfação. O projeto pode então nestes termos ser desenvolvido pela engenharia de projeto, engenharia de produto ou ainda pela engenharia de concepção, ainda que dentro da organização industrial ou de serviços, não exista um setor , departamento ou grupo com estas denominações. • O que é projeto? • Onde se aplica? • É sempre o mesmo? • Projetar para quem? • Como começar? • Nunca fiz isso, e agora? • Existe um modelo sempre igual? Uma consideração deste texto é que o resultado de um projeto, ou sua motivação é sempre um produto. Produto como fruto do processo de projeto, como potencial solução à necessidade que gerou uma demanda e consequente desenvolvimento. O projeto requer a integração do conhecimento e envolve a satisfação simultânea de muitos requisitos funcionais: • Quais as funções necessárias para o produto? • O que é necessário e o que é vício de engenharia? • Como obter essas funções? • Existe uma Metodologia indicada? Por este motivo, a sistematização do desenvolvimento do produto é uma possível solução para minimizar o tempo de entrega do produto, recursos humanos e financeiros. Kamrani (2004) afirma que uma metodologia de projeto deve priorizar a análise do ciclo de vida de um produto durante as fases iniciais da concepção, aliar o conhecimento de várias áreas distintas e integrar diferentesfases inerentes ao processo de desenvolvimento de um produto. A primeira conferência sobre metodologia de projeto de produto foi no ano de 1962 em Londres e marcou o lançamento do movimento dos métodos de projeto que reconhecia acadêmica e cientificamente esta disciplina. Estes métodos surgiram entre as décadas de 1950 e 1960, porém se popularizaram entre as décadas de 1970 e 1980, quando ainda eram aplicadas com poucas ferramentas e tecnologia. Metodologia de Projeto 2021 Franco Giuseppe Dedini 2021 Página 4 A primeira geração de autores foi baseada na aplicação sistemática, racional e cientifica da disciplina. A segunda geração se afastou da tentativa de otimização e da onipotência do projetista para o reconhecimento de soluções satisfatórias ou apropriadas em que há um trabalho em conjunto entre projetistas e clientes, consumidores, usuários e/ou comunidade. A metodologia para engenharia se desenvolveu fortemente nos anos de 1980, com a “ICED e VDI, Pahl e Beitz (1984), Pugh (1991) e ASME (1991)”. A terceira geração, a partir de 1990 até os dias de hoje, combina os dois métodos anteriores e propõe o entendimento da natureza comutativa do problema e solução em design como afirma Cross. Atualmente, essas práticas estão sendo implementadas com o apoio de plataformas tecnológicas. 1.1 Indústria 4.0 As diretrizes da metodologia organizam e coordenam as atividades do projeto, enquanto as ferramentas de TI (Tecnologia da Informação) são aplicadas na automação, tarefas de projeto e gerenciamento de fluxo de trabalho para auxiliar o compartilhamento de informações. Assim, a metodologia de projeto e ferramentas de TI são construções teóricas distintas e influenciam o projeto de forma independente (Duarte, A 2017). A cada nova era industrial, os avanços tecnológicos têm impacto fundamental no aumento da produtividade. Deste modo, três avanços tecnológicos mudaram profundamente a dinâmica industrial que provocaram novas eras: a máquina a vapor, eletricidade, revolução digital e sistemas Ciber-Físicos, conforme ilustrado na figura a seguir. As Quatro Revoluções Industriais, segundo Kagermann (2013), foram: A Primeira Revolução Industrial, entre os anos 1760 e 1830, iniciou-se na Grã-Bretanha e se espalhou pela Europa e Estados Unidos. A introdução de máquinas a vapor permitiu a mecanização geral das indústrias que substituiu o método artesanal do “saber fazer” de um indivíduo para a alta e rápida produção de bens de consumo. Foi também neste período em que o carvão começou a substituir outros combustíveis, como a madeira. A transição para a Segunda Revolução Industrial ocorreu entre os anos de 1840 a 1870 e teve como principal catalisador a utilização da eletricidade para a produção em massa que causou um impacto significativo na produtividade da economia no início do século 20. O exemplo clássico desta forma de produção foi a produção em série implementada por Henry Ford até a década de 1910. Esta revolução começou não apenas nos EUA, mas também na Grã-Bretanha e na Alemanha. Além disso, outro fator importante nesta mudança foi o desenvolvimento tecnológico do Japão. Com isso, o resultado das mudanças foi um rápido desenvolvimento industrial e um maior crescimento da qualidade de vida da população. A Terceira Revolução Industrial, também conhecida como revolução digital, está centrada na mudança da tecnologia analógica para a digital, tendo como símbolo máximo da revolução a invenção dos circuitos integrados que permitem aumentar a capacidade computacional e diminuir os custos de produção. Como consequência, houve uma ampla adaptação da indústria frente a TI e tem um impacto significativo sobre o crescimento do desempenho econômico até os dias atuais. A tecnologia digital foi guia para esta mudança, assim como a tecnologia de comunicação, em que fábricas adotaram circuitos lógicos digitais marcando o início da era da informação. Os processos de fabricação de produtos complexos só foram gerenciáveis devido à TIC, implantado em cerca de 90% de todos os processos de fabricação industrial. A Quarta Revolução Industrial, também denominada Indústria 4.0, representa uma mudança profunda na estrutura organizacional das indústrias. Pela primeira vez, uma revolução industrial é avaliada a priori e não a posteriori, o que em outras palavras significa uma previsão do que está para acontecer e não uma avaliação do que já se passou. O termo Metodologia de Projeto 2021 Franco Giuseppe Dedini 2021 Página 5 Industrie 4.0 se tornou público no ano de 2011, durante a feira de Hannover, quando representantes da economia, política e academia promoveram a ideia de reforçar a competitividade do setor industrial alemão. O Governo Federal alemão apoiou a iniciativa e anunciou as primeiras recomendações para implementação da Indústria 4.0 que posteriormente foram publicadas no ano de 2013. Estes termo e conceito não são, porém, universalmente aceitos. Sistemas Ciber-físicos podem ser caracterizados por cinco dimensões que visam a crescente abertura, complexidade e inteligência de sistemas: fusão do mundo físico e virtual, formação dinâmica de sistema-de-sistemas, dependência do contexto e condições de operação do sistema, sistemas de cooperação com controle descentralizado e extensa colaboração homem-máquina. FIGURA 2: As quatro revoluções Industriais segundo Kagermann et al, 2013 Segundo Schuh estas características indicam que os Sistemas Ciber-físicos constituem as bases tecnológicas para uma mudança fundamental na forma como as empresas e a sociedade são hoje organizadas. Ter acesso a informações e dados não significa, necessariamente, que aquele conteúdo é representativo e confiável. O principal desafio deste sistema é a criação de mecanismo que interliga dados de diferentes origens permitindo a transmissão em tempo real de resultados de um módulo para outro para criar um banco de dados. Kamrani afirma em um texto de 2008, que este é um problema que requer uma solução rápida, principalmente pela necessidade de manter relações e dependências entre os diferentes tipos de dados coletados. A velocidade na qual ocorrem as inovações não tem precedente histórico, sendo exponencial e não mais linear como ocorreu com as outras três revoluções anteriores. A possibilidade de bilhões de pessoas se comunicarem por dispositivos móveis, com poder de processamento, capacidade de armazenamento e acesso ao conhecimento, é ilimitada. Assim, outro termo relacionado emerge nesse contexto: Big Data. Segundo Metodologia de Projeto 2021 Franco Giuseppe Dedini 2021 Página 6 Desouza e Smith (2014) existem múltiplas dimensões do Big Data, que podem ser classificados em sete Vs: • Volume: considera o montante de dados gerados e coletados; • Velocidade: refere-se à velocidade de análise dos dados; • Variedade: indica a diversidade dos tipos de dados coletados; • Viscosidade: quantifica a resistência do fluxo dos dados; • Variabilidade: quantifica a taxa de fluxo e tipos de dados; • Veracidade: quantifica ruído e confiabilidade do conjunto de dados, • Volatilidade: indica a validade dos dados e por quanto tempo eles devem ser armazenados. O Big Data surgiu com alternativa para o processamento de dados complexos e visa capturar, armazenar, compartilhar, transferir e permitir a visualização de dados em diferente ambientes e contextos. Kitchin afirma que os dados são elementos chave para a sociedade contemporânea. O Big Data inclui informações a partir de uma multiplicidade de fontes, incluindo mídia social, smartphones, compartilhamento de dados, sensores e dispositivos que interagem diretamente com o consumidor (wearable computers – computadores vestíveis). O uso do Big Data encontra obstáculos devido ao entrelaçamento dos dados nos sistemas administrativos, falta de padrões de governança, baixa confiabilidadee consequências do mau uso dos dados. Além disso, existem grandes incoerências das informações coletadas que, consequentemente, dificultam a análise posterior. Em muitos casos, os dados necessitam ser previamente transformados para que possam ser usados, em um processo financeiramente dispendioso. Gorecky et al afirmam em uma publicação de 2014, que ao contrário do movimento ocorrido na década de 1980 – em que os trabalhadores foram substituídos por máquinas – a Indústria 4.0 preconiza uma maior integração do homem à estrutura ciber-física em que o esforço físico será substituído pelo trabalho mental. Além disso, as habilidades e talentos individuais podem ser plenamente aproveitados e o trabalhador assumirá responsabilidade em uma área de atuação mais ampla e terá papel de solucionador de problemas quando confrontado com problemas complexos. Outra mudança advinda da Indústria 4.0 é o produto inteligente que contém informações sobre seu processo produtivo, comunica-se com a cadeia produtiva e decide quais os passos a serem dados. Esses produtos podem ser rastreados durante toda a etapa de produção e descrever a sua própria história, status atual e rotas alternativas para alcançar seu destino final. Máquinas inteligentes que antecipam a ocorrência de falhas ou problemas de qualidade no processo produtivo e organizam o processo de decisão e auto-otimização são outros cenários para a Indústria 4.0. Figura 3 O Processo de geração de Valor Metodologia de Projeto 2021 Franco Giuseppe Dedini 2021 Página 7 Na Indústria 4.0, os sistemas de produção são verticalmente incorporados em rede com os processos dentro das fábricas e empresas e horizontalmente conectados às redes de valor dispersas que podem ser gerenciados em tempo real - a partir do momento que o pedido é feito até à logística de distribuição. O valor pode ser enormemente acentuado pela melhoria de todo o processo, em vez de atividades individuais ou funcionais. A melhoria do processo requer pensamento sistêmico, isto é, a reorganização e a abordagem do relacionamento interligado de causa e efeito entre os vários elementos de um processo. O diagrama organizacional de uma empresa funcional mostra as pessoas numa disposição vertical, agrupadas por ‘know-how’ funcional. Todavia, o valor é geralmente criado por processos funcionais cruzados, que ligam o trabalho das pessoas em funções diversas. Em qualquer organização, não haverá mais que 10 a 12 conjuntos de processos que fazem a maior parte do trabalho na criação de valor para as partes interessadas. 1.2 Sistemática e Metodologia. Metodologia, assim como Projeto tem varadas interpretações que variam segundo a área ou formação do autor. Vale uma discussão sobre o tema: MÉTODO - Caminho para se chegar a um fim Tabela 1: Definições de Método Definições de Método 1. Caminho pelo qual se chega a um determinado resultado, ainda que o caminho não tenha sido fixado de antemão de modo deliberado e refletido. Dicionário Aurélio 2. Programa que regula previamente uma série de operações que se devem realizar, apontando erros evitáveis em vista de um resultado determinado. 3. Processo ou técnica de ensino. 4. Modo de proceder, maneira de agir. 1. Conjunto de meios dispostos convenientemente para alcançar um fim e especialmente para chegar a um conhecimento científico ou comunicá-lo aos outros. Dicionário Mirador 2. Ordem ou SISTEMA que se segue no estudo ou ensino de qualquer disciplina. 3. Maneira de fazer as coisas, modo de proceder. 4. Conjunto de regras para resolver problemas análogos. Dicionário Houaiss, 5. É um procedimento, técnica ou meio de fazer alguma coisa, assim como “uma ordem, lógica ou sistema que regula determinada atividade”. Tabela 2: Palavras relacionadas a Método Palavras relacionadas: METÓDICO 1.Que tem, ou em que há MÉTODO. 2.Que se refere a MÉTODO. METODISMO Proceder com MÉTODO. METODIZAR 1. Tornar METÓDICO 2. Regularizar, organizar METODOLOGIA 1. Arte de Guiar o espírito na investigação da verdade. 2. Estudo Científico dos Métodos 3. Estudo dos Métodos e principalmente dos Métodos das ciências. Metodologia de Projeto 2021 Franco Giuseppe Dedini 2021 Página 8 Segundo o Dicionário Houaiss, metodologia é o ramo da lógica que se ocupa dos métodos de diferentes ciências e método “é um procedimento, técnica ou meio de fazer alguma coisa”, assim como “uma ordem, lógica ou sistema que regula determinada atividade”. A mesma estrutura deve ser analisada para a palavra Sistema e suas derivativas. Tabela 3: Definições de Sistema Definições de SISTEMA - Reunião, Grupo 1. Reunião coordenada e lógica de princípios ou idéias relacionadas de modo que abranjam um campo de conhecimento Dicionário Aurélio 2. Conjunto coordenado de meios de ação ou de idéias, tendente a um resultado. 3. Plano. 4. MÉTODO. 1.Conjunto de Princípios, verdadeiros ou falsos, donde se deduzem conclusões, coordenadas entre si, sobre as quais se estabelece uma doutrina, opinião ou teoria. Dicionário Mirador 2.Corpo de Normas ou regras, entrelaçadas numa concatenação lógica e, pelo menos, verossímil, formando um todo harmônico. 3.MÉTODO. Tabela 4: Palavras relacionadas a Sistema Palavras relacionadas: SISTEMÁTICA 1.TAXIONOMIA, 2. SISTEMATIZAÇÃO SISTEMÁTICO 1.Conforme um SISTEMA. 2.Pertencente ou relativo a SISTEMA 3.METÓDICO, ordenado SISTEMATIZAÇÃO Dispor conforme um SISTEMA SISTEMATOLOGIA 1. Estudo dos Sistemas. 2. História ou tratado dos Sistemas. TAXIONOMIA 1. Ciência da classificação. 2. Estudo científico dos princípios gerais da classificação científica. 3. Distinção, ordenação e nomenclatura SISTEMÁTICA de grupos típicos dentro de um campo científico. Assim, a relação entre Metodologia de Projeto e Sistemática de Projeto só é possível após a colocação do que é Projeto e Design. Fato - Não existe uma definição de Projeto reconhecida universalmente. Fato - Existe um relacionamento com a palavra DESIGN que muda conforme o campo de atuação. Sinônimos: Projeto como desejo, plano, proposta, desenho, projeção, comunicação etc. A palavra Design é originada do Latim designare Palavras correlatas em português: Designar, desenhar, desejar. Palavras correlatas em italiano: Desiderare, disegnare, Design. Palavras correlatas em inglês: Designate, Design. Metodologia de Projeto 2021 Franco Giuseppe Dedini 2021 Página 9 2. Sobre Metodologias de Projeto O projeto de produtos industriais não deve ser uma atividade empírica, mas deve estar balizado por um conjunto de normas. Assim existem duas abordagens clássicas para a Metodologia de Projeto: • Abordagem Axiomática • Abordagem Algorítmica A Abordagem Axiomática tem como sua maior representante o trabalho do Prof. Suh, que divergindo da abordagem algorítmica não considera importante a ordem do trabalho no desenvolvimento do projeto, mas a aplicação de conceitos e axiomas, como será visto mais à frente neste texto. No projeto algorítmico, existe uma sequência lógica de eventos, caracterizada por métodos e ferramentas. Uma abordagem algorítmica pode ser totalmente sistemática onde cada etapa é sempre executada sem análise crítica de necessidade. Ao contrário da sistemática a metodologia avalia a pertinência da aplicação de determinado método, mesmo que este esteja inserido no roteiro em execução. Na metodologia cada etapa pode ou não ser executada dependendo da avaliação da equipe de projeto Os métodos algorítmicos podem ser divididos em diversas categorias: • Reconhecimento de Modelo; • Memória associativa; • Analogia; • Extrapolação; • Interpolação; • Seleção probabilística; Uma forma adequada de desenvolver o processo de projeto é aquele de encarar uma série de eventos encadeados com umaanálise crítica das necessidades ou motivações envolvidas em cada etapa. Se existe ou não a necessidade de executar determinadas tarefas e por que, deve ser detalhadamente e criteriosamente estabelecido e documentado. Isto faz da metodologia mais do que uma simples sequência de eventos que caracterizam a sistemática de projeto com seu algorítmico. O objetivo principal de toda metodologia é apoiar o engenheiro projetista no desenvolvimento do projeto. Para que isso seja possível algumas metas devem ser alcançadas: • Desenvolver métodos de trabalho sistemático que possibilitem a procura de todas as possíveis soluções novas e o aprimoramento das soluções existentes • Estabelecer critérios para a seleção das variantes elementares e conceituais em relação a sua otimização técnica e econômica; • Estabelecer regras, diretrizes e parâmetros realizando assim um produto otimizado; • Compilar a informação sobre os campos de conhecimento antigos, aperfeiçoados e novos. Assim a metodologia deve necessariamente: • Ser geral, aplicável em todos os campos, independentemente do ramo; Metodologia de Projeto 2021 Franco Giuseppe Dedini 2021 Página 10 • Facilitar o trabalho, reduzir o tempo, evitar decisões errôneas e assegurar uma cooperação ativa e interessante; • Produzir soluções definidas e precisas e não ao acaso; • Ser didática e facilmente absorvida; • Promover inventividade e conhecimento, permitindo encontrar a solução otimizada. As vantagens comprovadas do uso de uma metodologia no desenvolvimento de um projeto são: • A divisão do projeto global em passos individuais - claros e logicamente dependentes, melhorando o fluxo de informações; • A qualidade das soluções construtivas não depende exclusivamente da capacidade criativa de poucas pessoas; • Aumenta a segurança e a velocidade da decisão e estimula a atividade criativa permitindo o trabalho em grupos integrados; • Apesar da extensa fase de concepção, reduz de forma significativa o tempo de desenvolvimento do produto; • Aumenta a visão global do projetista permitindo sair do pensamento convencional na procura de soluções originais; Entre todas as regras que asseguram o desenvolvimento de um bom projeto destacam- se as chamadas três regras básicas: • Um projeto tem que ser SIMPLES; • Um projeto tem que ser SEGURO; • Um projeto tem que ser INEQUÍVOCO. Estas por sua vez estão relacionadas com as três metas gerais de um projeto: • Satisfação da função técnica; • Viabilidade econômica; • Segurança para o homem e meio ambiente. 2.1 Projeto Simples. Os méritos da simplicidade são bem conhecidos. A simplicidade é expressa através do número de peças e da complexidade geométrica e construtiva das mesmas. Porém, o simples e o óbvio são muito difíceis de serem conseguidos na prática. A eliminação da complexidade desnecessária exige um grande esforço do projetista. A simplicidade afeta positivamente: • O custo do produto final; • A fabricação (usinagem e controle de processos mais fáceis); • A montagem (mais rápida e segura); • O uso (maior vida útil); • A manutenção (falhas facilmente detectáveis menor estoque). 2.2 Projeto Seguro. Metodologia de Projeto 2021 Franco Giuseppe Dedini 2021 Página 11 Altos requisitos de segurança podem causar grande complexidade da solução e, consequentemente, um elevado custo do produto. Entre segurança e custo existe, portanto, um compromisso ótimo que é dado pela melhor relação entre complexidade e necessidades de segurança. Distinguem-se quatro áreas de segurança: • Segurança construtiva - Segurança de um componente contra falhas (ruptura, deformação inadmissível, fadiga); • Segurança funcional - Segurança e confiabilidade (mantenabilidade e disponibilidade) de um sistema, composto de alguns componentes, na realização da função desejada; • Segurança operacional - Segurança em relação ao homem (operador) durante o processo de operação; • Segurança ambiental - Segurança do processo em relação às pessoas não envolvidas na operação e em relação ao meio ambiente. Das técnicas de segurança faz-se distinção entre técnicas diretas, indiretas, indicativas e de monitoramento : • Técnicas diretas: Princípio safe-life, ou seja, existência segura - componentes projetados a "Qualquer prova"; Princípio Fail-safe, ou seja, falha restrita permitindo um distúrbio eventual, sem maiores consequências; Princípio do arranjo redundante; • Técnicas indiretas: Sistemas e instalações de proteção - quando a segurança não pode ser totalmente obtida do projeto; • Técnicas indicativas: Sistemas e instalações de alarme (Apenas advertem do risco); • Técnicas de monitoramento e diagnose: Sistemas de monitoramento (off-line ou on-line) que além de indicarem situações de risco permitem um acompanhamento do histórico da máquina, a previsão de riscos prováveis e a identificação das possíveis fontes de risco. 2.3 Projeto inequívoco. Um projeto inequívoco evita dubiedades em todas as suas áreas, ou seja tem que ser inequívoco e nítido em : • Escolha do princípio de solução; • Fluxos de energia, carga, matéria e sinais; • Direções previstas para expansões; • Estados de carga no dimensionamento; • Comportamento do sistema em relação à estabilidade, ressonâncias, desgastes, corrosão, sobrecargas etc.; • Sequências de montagem; • Detalhamento para fabricação; • Uso e manutenção. Assim o projeto deve refletir todas as características de adequação e apropriação ao uso. O projeto deve ter uma série de características que permitam: • Alta receptividade e satisfação do cliente; • Possibilidade de integração ao parque industrial instalado; Metodologia de Projeto 2021 Franco Giuseppe Dedini 2021 Página 12 • Possibilidade de evolução e atualização do produto; • Possibilidade de incorporar novos processos e materiais. Portanto o projeto deve ser adequado: 1. Aos processos de fabricação (Maquinaria disponível, processos acessíveis etc.); 2. À montagem (manual, automática, ferramental reduzido, referências de montagem); 3. À manipulação e transporte (interno/externo, formas de estocagem, alças, empilhamento, encaixotamento etc.); 4. Ao controle de qualidade; 5. Às solicitações e deformações; 6. Às propriedades dos materiais (admite dilatação térmica, prevê corrosão química e elétrica, fadiga etc.); 7. Ao uso de materiais recicláveis (normas verdes); 8. Ao respeito das tolerâncias (mais flexíveis); 9. Às normas técnicas e leis; 10. Ao aspecto estético (modernidade, estética do conhecimento, desenho industrial, impacto psicológico, forma, cor etc.); 11. À relação homem-máquina (ergonomia, ergometria ou antropometria); 12. Aos ensaios e testes de comprovação (acesso para instrumentação, levantamento de confiabilidade de componentes e subsistemas); 13. Ao uso (manejo fácil, vida longa, instruções claras, disponibilidade); 14. À manutenção (número de itens reduzidos, intercambiabilidade - ex. direito=esquerdo, ferramental reduzido, componentes sobressalentes e/ou redundantes - ativos ou passivos, mantenabilidade); 15. Para o monitoramento (previsão de instrumentação e atuação). Assim, o projetista deve dispor de uma lista de requisitos que deve ser satisfeitos para que o projeto tenha a maior adequação possível. Esta lista de requisitos ao contrário da lista de adequações deve levar em conta os fatores de restrição do projeto que são: • Condições de mercado (possibilidades de colocação, mercado saturado, latente ou "esfomeado", valor do produto, prazo de colocação); • Processos de manufatura (custos de máquinas, ferramentas e manutenção); • Sistemas técnicos (vários subitens têm que ser integrados); • Meio-ambiente (ar, poeira, vento, poluição, choques etc.); • Auto distúrbios (atrito, desgastes, autoexcitação etc.); • Regulamentos (prioridades internas, leis externas,diretrizes, recomendações etc.). Tomando como foco as metodologias de projeto delimitadas, podem-se buscar características globais as várias metodologias de projeto, alguns modelos podem ser estabelecidos. Para a obtenção de bons resultados, independente de acasos, é necessária a adoção de metodologias no processo de criação. O objetivo de toda metodologia é apoiar o projetista no desenvolvimento do projeto. Para que isso seja possível algumas metas devem ser alcançadas: • Desenvolver métodos de trabalho sistemáticos que possibilitem a determinação do maior número possível de novas soluções e o aprimoramento das soluções existentes de acordo com a formulação inicial do problema; Metodologia de Projeto 2021 Franco Giuseppe Dedini 2021 Página 13 • Estabelecer critérios para a seleção das variantes elementares e conceituais em relação à sua otimização técnico-econômica; • Estabelecer regras, diretrizes e parâmetros para a conformação construtiva, aplicação de elementos e o respectivo dimensionamento realizando assim um produto otimizado econômica e funcionalmente; • Possibilitar a racionalização do processo construtivo; • Compilar a informação sobre os campos de conhecimento antigos, aperfeiçoados e novos. Assim, a metodologia deve necessariamente: • Ser geral, aplicável a vários campos, independentemente do ramo; • Facilitar o trabalho, reduzir o tempo e assegurar uma cooperação ativa e interessante; • Produzir soluções definidas e precisas e não ao acaso; • Ser didática e facilmente absorvida; • Promover criatividade e conhecimento, permitindo encontrar a solução otimizada. O projeto de um componente ou sistema apresenta em cada caso características e peculiaridades próprias. Mas à medida que um projeto é iniciado e desenvolvido, desdobra-se em uma sequência de eventos, numa ordem cronológica, formando um modelo, o qual quase sempre é comum a vários projetos (BACK, 1983). 2.4 O Projeto nas empresas Princípio básico do desenvolvimento de novos produtos: INOVAR. Recentemente, a competição de mercado levou à inovação de produtos de forma continua, ainda mais com a globalização, sendo que o concorrente mais arrojado ou preparado lidera esta disputa. Exemplo: dimensionamento visando uma vida curta do produto, lançando-se novos modelos de forma constante no mercado. As tecnologias contribuem para o avanço, trazendo cada vez mais ferramentas de auxílio ao desenvolvimento crescente de novos produtos, favorecendo em opções aos clientes. 2.4.1 Inovar é sobreviver! Não existe uma regra única, sendo que são apresentados vários caminhos e ferramentas para se projetar um novo produto, basta escolher a certa e se empenhar em seu desenvolvimento, estabelecendo metas, acompanhando o processo com as metas estabelecidas e ser criativo. As ferramentas de projeto auxiliam na análise de problemas, estruturando as atividades de criação. Uma empresa pode alcançar o sucesso escolhendo missões e estratégias. A liderança ocorre por ser o maior, o melhor ou o mais barato. O nicho pode ser obtido num mercado especial ou por promoções ou ganhos de serviços com a compra do produto. Durante os primeiros anos do sec. XX, quando a Indústria Contemporânea estava em seu início, o melhor direcionamento imaginado para a produtividade era o estabelecimento de cotas e a divisão das tarefas em unidades simples e mensuráveis, com consequente sistema de incentivo ou penalização do trabalhador. A produtividade era uma função do meio produtivo e da capacitação ou resistência dos operários. Os famosos textos de meios e métodos como os de Frederick Taylor, onde os Metodologia de Projeto 2021 Franco Giuseppe Dedini 2021 Página 14 estudos de movimentos e tempos tiveram o seu auge foram os melhores recursos à disposição das estruturas produtivas por muitos anos. Os aspectos a serem encarados eram a problemática social no sentido lato, os relativos fatores geradores, as tendências dos fatores críticos, o possível estado de equilíbrio, os resultados das tentativas de reação a estes fatores e as possíveis conclusões determinantes do perfil da Empresa Proativa. Na execução dos Novos Produtos, particular importância era, de fato, devida ao ambiente gerador, cuja qualidade diferenciava-se pela característica Reativa ou Proativa da Empresa. Pelas considerações anteriores, deriva com bastante clareza o perfil da postura assumida das Empresas para a própria sobrevivência nesse momento: • Curtas fases produtivas • Procura de nichos de mercado • Diferenciação e especialização • Internacionalismo • Política de Qualidade Total • Total imediatez de resposta • Inovação rápida e constante • Flexibilidade e adaptabilidade total • Regime participativo • Dimensões reduzidas ou participação em grandes grupos. Mesmo assim, até a poucos anos atrás, o projeto era desenvolvido na base puramente intuitiva. Esta situação mudou radicalmente nos anos mais recentes. A intuição e o talento criativo não são mais suficientes devido a uma serie de fatores: • Com o desenvolvimento rápido das ciências e da tecnologia, os produtos do mercado atual são cada vez mais sofisticados, exigindo projetos mais complexos e do projetista, conhecimentos muito mais profundos; • O projeto e o desenvolvimento de novos produtos que, antigamente, era um acontecimento relativamente raro, é uma atividade permanente; • A vida útil de um produto de alto grau inovador ficou muito mais curta, assim como o tempo necessário ao seu desenvolvimento - do descobrimento do fenômeno científico até sua aplicação técnica; • Com a intensificação da concorrência e a retração na taxa de crescimento do mercado, aumentaram também os requisitos de desempenho e qualidade dos produtos industriais, exigindo, além de aperfeiçoamentos mais audaciosos, prazos de desenvolvimento mais curtos; • Para garantir a competitividade é necessário o emprego racional do trabalho e do material, minimizando custos de desenvolvimento e o preço do produto final; • A gama dos elementos construtivos e o espectro das informações, utilizados atualmente no projeto cresceram de forma que só a sistematização das operações de desenvolvimento garante um resultado adequado. Na ânsia de adequar as empresas a estes aspectos mencionados, uma série de erros é comumente feita pelos gerentes não novatos, e que por isso são julgados experientes, entre eles, aquele de trazer consigo na nova empresa, a mentalidade, costume e filosofia adquiridos nas experiências precedentes, mesmo que os campos de trabalho e organizacional sejam substancialmente diferentes. Quando a nova empresa é diferente da precedente, e sempre é diferente, o projetista tende a trazer as soluções antigas para os novos produtos. Mas, é Metodologia de Projeto 2021 Franco Giuseppe Dedini 2021 Página 15 importante que as experiências passadas sejam estudadas ao extremo, extraindo a essência da forma. É, ao mesmo tempo, importante, que os colegas possam opinar sobre as soluções elegidas, especialmente os que as executaram materialmente. Evidentemente, cada Empresa é estruturada em função da própria missão, e para tanto condicionada pelas características dos produtos produzidos. Isso significa que apesar das pressões causadas pelos estímulos externos, o projeto de novos produtos é fortemente condicionado pela estrutura interna moldada pelos precedentes projetos. Este condicionamento comporta-se como uma massa inercial difícil de ser removida. Na figura a seguir é representado o Espaço de Desenvolvimento (ED), onde, distinguem-se as posições características de uma série de empresas de diferentes comportamentos: os blocos A, B, C, D, E F, correspondem a alguns destes estereótipos de comportamento: X = Vida do produto Y = Tamanho dos lotes Z = Variações do produto Fig. 2 C1 F1 A1 D1 E1 G1 B1 F C F A D E GB E2 FIGURA 4 Espaço de Desenvolvimento dentro das empresas tradicionais: A. A. Empresas caracterizadas por lotes de grande tamanho, alta diversificação e curta vida dos próprios produtos. Casos típicos das editoras de cotidianos, revistas, etc.. B. Empresas caracterizadas por lotes de grande tamanho, alta diversificação e longa vida dos próprios produtos. Casos típicos dos grandes grupos industriais que existiram no pleno desenvolvimento da Era Industrial (anos 1930-1960). Caracterização devida à automação rígida, alta diversificação dos produtos devida à extrema verticalização e Setup rápidos pela descentralização fabril. C. Empresas caracterizadas por lotes de pequeno tamanho, alta diversificação e longa vida dos próprios produtos. Casos típicos das produtoras de máquinas operatrizes super especializadas. Neste grupo, a organização tecnológica fez grandes avanços com a adoção das teorias de Grupos Tecnológicos, a estruturação em famílias, a implementação de células de automação flexível etc.. Metodologia de Projeto 2021 Franco Giuseppe Dedini 2021 Página 16 D. Empresas caracterizadas por lotes de grande tamanho, baixa diversificação e curta vida dos próprios produtos. Este grupo inclui os produtores de bens de consumo não duráveis, como eletrodomésticos, produtos alimentícios altamente perecíveis (pão, laticínios etc..). A característica é automação rígida, demorado Setup. E. Empresas caracterizadas por lotes de grande tamanho, baixa diversificação e longa vida dos próprios produtos. É o caso típico das produtoras de auto veículos dos anos 1930-1960. Automação super-rígida. F. Empresas caracterizadas por lotes de pequeno tamanho, diversificação quase nula, e curta vida dos próprios produtos. Casos típicos são as empresas produtoras de ferramentas e dispositivos, onde cada produto é um caso raramente repetitivo. G. Empresas caracterizadas por lotes de pequeno tamanho, altíssima diversificação e curta vida dos próprios produtos. Casos típicos são as empresas de Alta Moda, onde cada produto é um caso absolutamente não repetitivo. Para se atingir qualquer desses objetivos propostos deve-se priorizar a coleta de informações confiáveis e documentadas. Nas figuras a seguir pode-se verificar a hierarquia da qualidade das informações, que são sempre mais colocadas em ordem decrescente de qualidade de cima para baixo. FIGURA 5: Classificação da qualidade das informações FIGURA 6: Classificação da importância das informações Metodologia de Projeto 2021 Franco Giuseppe Dedini 2021 Página 17 FIGURA 7: Tipos de informações necessárias em ordem decrescente de qualidade de cima para baixo em cada grupo. Obviamente todos os processos interessados na geração de valor nas empresas e no campo pessoal são intimamente ligados com as equipes, grupos e em última instância, pessoas ligadas a estes processos. Bons processos e métodos, com equipes ruins, não produzem os resultados esperados. Boas equipes sem métodos ou processos adequados também não atingem seu potencial adequado. Já falamos dos processos, metodologias, empresas. Ainda falta falar das pessoas, equipes e das ferramentas utilizadas em cada fase do processo de projetar. 2.5 Pessoas no Processo “O sucesso de um novo produto depende da habilidade da equipe de desenvolvimento em identificar as necessidades do consumidor, criar rapidamente soluções que atendam essas necessidades e que possam ser produzidas com baixo custo”. Ulrich & Eppinger (2004). Os recursos humanos são fundamentais para o desenvolvimento de novos produtos. A qualificação e a colocação de pessoas, muitas vezes, é negligenciada ou usada como moeda em negociatas, que podem ou não ser lícitas ou justas. É comum encontrar pessoas ocupando cargos por tradição, porque ocuparam cargo de responsabilidade no passado ou por terem recebido uma indicação apadrinhada. Isto é desmotivador para os funcionários criativos e ambiciosos, sendo necessário romper estes “feudos” dando liberdade e oportunidade a estas pessoas realizadoras, salientando-se a capacidade pessoal e não a sua posição na organização. As pessoas certas devem ocupar lugares certos em ocasiões oportunas, para se evitar grandes desperdícios de recursos humanos, financeiros e materiais, podendo-se até gerar um comprometimento da própria existência da empresa. Metodologia de Projeto 2021 Franco Giuseppe Dedini 2021 Página 18 Um grupo de trabalho é uma união de pessoas com um objetivo comum e métodos de trabalho comuns ou complementares. Executa tarefas determinadas sob liderança ou chefia adequada. Um grupo de trabalho eficiente e eficaz é normalmente chamado de equipe. Na equipe cada membro realça a capacidade dos colegas e é reconhecido em suas fraquezas e suas forças por toda a equipe. Existe uma real sinergia e cooperação entre todos. Um grupo ou uma equipe de trabalho deve possuir um ambiente de cooperação cuidadosamente desenvolvido, de forma a favorecer as capacidades interpessoais, criativas, de liderança, e conceituais dos participantes, tanto individual quanto coletivamente. Os membros devem resolver as diferenças pessoais em função da harmonia dos compromissos para com o projeto a ser executado. A dinâmica de um grupo treinado requer metas especificas uma declaração de missão, bem como a aplicação de processos organizados para solução de problemas. Para passar de grupo a equipe os membros devem passar por quatro estágios em seu crescimento conjunto: • O primeiro estágio é o de formação, quando os membros pesquisam sobre o comportamento a ser seguido. É a condição para a transição de indivíduo para a de membro, e o teste para a capacidade de orientação do líder. Nesta fase, todos estão se medindo. • O segundo estágio é o mais difícil para a equipe. O objetivo do grupo se mostra mais complexo do que inicialmente imaginado pelos participantes. Começa a surgir um sentimento de desespero, pois os membros do grupo ainda não cooperam entre si, tentando apoiarem-se em experiências pessoais anteriores. Ocorre uma desunião, o que o caracteriza como um estágio de turbulência. • O terceiro estágio é o de normas, pois ocorre uma aceitação mutua dos membros pelas regras básicas da equipe, e também pela individualidade de cada um. É um período de integração, quando surge uma esperança de sucesso e, consequentemente, os progressos começam a acontecer, pois os integrantes do grupo tornam-se aptos a resolver as diferenças, sabendo quanto confiar em cada um. • O quarto estágio é, finalmente, o da atuação. São conhecidos os pontos fortes e fracos de cada membro da equipe, os quais começam a ser proteger mutuamente, o que resulta imediatamente no aumento da quantidade de trabalho produzido pelo grupo. Uma equipe eficiente apresenta as seguintes características: • As metas do grupo devem ser claramente entendidas e relevantes pra as necessidades dos seus membros, o que estimula a cooperação, bem como alto desempenho e nível de compromisso para sua consecução. • Todos os integrantes devem se comprometer com o êxito do projeto e, portanto, a participação de todos deve ser equilibrada nas discussões, contribuições e decisões. • Os membros da equipe devem comunicar sua ideia precisa e claramente. • Participação e liderança devem ser distribuídas entre os membros. • Ideias opostas devem ser ao mesmo tempo, encorajadas e gerenciadas, de modo a gerar envolvimento e criatividade. • A eficácia interpessoal dos membros deve ser alta, favorecendo capacidades individuais e coletivas Metodologia de Projeto 2021 Franco Giuseppe Dedini 2021 Página 19 • Os papeis de todos os componentes da equipe devem ser claramente definidos. • Os processos de decisão devem ser bem definidos pelo grupo. Uma pesquisa realizada por G.M.Parker, em 1994, define quatro estilosprincipais de comportamento dos membros de um grupo ou equipe: 1. O contribuinte se dedica a tarefa, fornecendo informações técnicas e dados a equipe. Prepara-se adequadamente para as reuniões e força o grupo a estabelecer alto padrão de desempenho. Características básicas: confiável, responsável, organizado, eficiente, lógico e claro, pragmático e sistemático. 2. O colaborador é direcionado a meta. Para este perfil, é fundamental a visão, a missão, ou a meta do grupo, sendo, porém, flexível e aberto a novas idéias. Disposto a fazer coisas ate fora de sua área e em horas especiais, da cobertura aos demais, não hesitando em dividir os louros do sucesso alcançado. Características básicas: prestativo, flexível, conceptual, aberto, visionário e imaginativo. 3. O comunicador, orientado para o processo, é ouvinte eficaz e facilitador da participação, transmitindo entusiasmo e senso de urgência diante do trabalho do grupo. Tem a capacidade de síntese da situação e de promover consenso de opiniões. Características básicas: encorajador, diplomático, paciente, informal e espontâneo. 4. O desafiador é aquele integrante que questiona abertamente os modos, os métodos e a Ética do grupo, estando disposto a discordar ate mesmo do líder do grupo, incentivando a assumir riscos calculados. Honesto ao relatar tanto os progressos, como os problemas do grupo, é capaz de recuar em suas opiniões e apoiar a decisão de consenso. Características básicas: ético, questionador, honesto, sincero, fiel aos seus princípios, transparente e corajoso. Um grupo ou equipe bem sucedido possui participantes com os quatro estilos, o que não garante que a presença dos quatro estilos de integrantes no grupo o torne eficaz. Por Ocorre uma aceitação mútua dos membros pelas regras básicas da equipe, e também pela individualidade de cada um. O grupo se torna apto a resolver as diferenças e confiar em cada um. São conhecidos os pontos fortes e fracos de cada membro da equipe, os quais começam a ser proteger mutuamente, o que resulta imediatamente no aumento da quantidade de trabalho produzido pelos membros. O objetivo do grupo se mostra mais complexo do que inicialmente imaginado pelos participantes. Os membros pesquisam sobre o comportamento a ser seguido. Todos estão sendo medidos. Formação Turbulência Normalização / Integração Atuação Figura 8 - Teoria de Tuckman para grupos e equipes de trabalho Metodologia de Projeto 2021 Franco Giuseppe Dedini 2021 Página 20 exemplo, um desafiador pode ser arrogante, implicante ou severo. Um comunicador ineficaz pode causar a perda de objetividade do grupo. Um colaborador ineficaz pode se engajar excessivamente, tornando-se ambicioso e insensível às necessidades do grupo. Um contribuinte torna-se ineficaz quando se apega aos dados de forma perfeccionista, tornando-se não criativo. Os lideres são pessoas que criam uma visão inspirada para a organização. Devem transmitir entusiasmo pelo esforço, autenticidade e honestidade em suas intenções, sendo efetivamente um gerenciador de atividades. As cinco funções mais importantes de liderança são: • PLANEJAMENTO • COMUNICAÇÃO • ACEITAÇÃO DE RISCOS • RESOLUÇÃO DE PROBLEMAS • TOMADA DE DECISÃO Existem treze regras que podem acelerar o programa de harmonização entre os componentes do grupo de trabalho: 1. Falar apenas na sua vez. 2. Discutir apenas assuntos importantes. 3. Saídas e interrupções quebram a dinâmica do grupo. 4. O consenso deve ser procurado e não a maioria. 5. Monólogos são prejudiciais. 6. Expressar todos os pontos o quanto antes. 7. Divagações e digressões são prejudiciais. 8. Todos contribuem igualmente, sem hierarquia. 9. Evitar argumentos emotivos. 10. Todos devem ganhar com o propósito único de resolver o problema. 11. Dúvidas devem ser colocadas e nunca adiadas. 12. O silêncio para pensar faz parte do processo de solução, após longas discussões. 13. Pequenas disputas devem ser gerenciadas. Figura 9 TODA EQUIPE É UM GRUPO, MAS NEM TODO GRUPO É UMA EQUIPE. Compartilhamento da informação Neutro ou negativo Individual Aleatório e Variado Desempenho coletivo Positivo Individual e mútuo Complementar Meta Sinergia Responsabilidade Habilidades Equipes Grupos Metodologia de Projeto 2021 Franco Giuseppe Dedini 2021 Página 21 Uma das teorias mais simples de motivação, colocada por Fraser em 1989, é aplicada no modelo de expectativa de Lawles, através do seguinte enunciado: “O reforço leva ao desempenho que, por sua vez, leva aos resultados”. O comportamento motivado acontece à medida que a pessoa acredita. Fracassos no relacionamento desempenho-resultados incluem quaisquer fatores que venham a reduzir a probabilidade de atingir o objetivo almejado com o melhor desempenho (por exemplo, respeito, promoções, prêmios, recompensas, cargos, etc.). 3. Metodologia Segundo Vários Autores A literatura sobre o processo de projeto, a nível internacional, é considerável, destacando-se trabalhos de Woodson, 1966; Asimow, 1968; Back, 1983; Blanchard e Fabricky,1981, 1990, Clark e Fujimoto, 1991, Ullman, 1992, Yoshikawa, 1993; Clausing, 1993; Ulrich e Eppinger, 1995, 2000, 2004, 2008; Pahl e Beitz, 1996, entre outros. No Brasil, no início dos anos 80, Back, 1983 publicou uma obra e consolidou um grupo de pesquisa sobre metodologia de projeto na Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) em Florianópolis, tornando-se referência na área, assim como Rosenfeld e seu grupo na USP em São Carlos a partir de 2000. O desenvolvimento de produtos consiste em um conjunto de atividades para chegar às especificações de projeto de um produto e de seu processo de produção, a partir das necessidades do mercado e das possibilidades e restrições tecnológicas, considerando as estratégias competitivas da empresa (Rozenfeld, et al., 2006). Um marco importante para o desenvolvimento de produtos foi a proposição e a difusão das Metodologias de Projeto que buscam encontrar uma sequência de etapas e atividades considerada mais adequada para se desenvolver um produto. O desenvolvimento de produto deve ser um processo eficiente para realmente cumprir sua missão de favorecer a competitividade da empresa e o desempenho desse processo depende do modelo geral para sua gestão. Assim, tendo em vista a importância do processo de desenvolvimento e de obter bons resultados, é fundamental a adoção de um modelo de referência mais adequado às necessidades da empresa para orientar a estruturação e gestão deste processo. O modelo é uma representação da visão unificada do desenvolvimento do produto. Alguns dos livros e trabalhos publicados merecem um destque como os apresentados a seguir: Em 1966, Woodson, T., com a obra Introduction to engineering design, trata sobre a forma sistemática de desenvolvimento de projetos de engenharia. Em 1972 – 1974, Pahl, G. e Beitz, W., publicaram vários artigos em revistas, descrevendo a prática de projeto, como resultados de pesquisas de diversos centros acadêmicos na Alemanha. Surge assim, a sistematização do processo de desenvolvimento de produtos. Em 1981, Blanchard, B. S. e Fabrycky, W. J., com a obra Systems engineering and analysis, propõem o enfoque no ciclo de vida do produto e apresentam uma melhor visão global do processo de desenvolvimento de produtos, próxima da atual visão da engenharia simultânea. Metodologia de Projeto 2021 Franco Giuseppe Dedini 2021 Página 22 Em 1983, Back, N., com a obra Metodologia de projeto de produtos industriais, publicou a primeira obra sobre metodologia de projeto de produtos industriais no Brasil. O conteúdo cobre aspectos de projeto do produto, desde a especificação, até a construção e teste do protótipo. Em 1985, surge a metodologia baseada na norma alemãVDI 2222, derivada da VDI 2221 de 1977. A VDI 2222 procura determinar de forma geral, o que deve ser o “ato de projetar”, e busca delimitar o campo de projeto, apresentando um fluxo comum a todas as metodologias propostas para a atividade de projeto.. Em 1986, ASME (American Society Of Mechanical Engineers) , com a obra Design theory and methodology: a new discipline, publica um artigo que apresenta recomendações e diretrizes para o ensino e pesquisa na área de metodologia. Em 1992, David G. Ullman, com a obra The mechanical design process, descreve as metodologias de desenvolvimento de produtos, com as visões de engenharia simultânea, qualidade total e desenvolvimento integrado ou projeto para competitividade, com preocupação com as reais necessidades do consumidor. Em 1993, Yoshikawa, numa tentativa de organizar as metodologias existentes, propõem divisão em escolas, agrupando assim as metodologias, segundo premissas básicas que as compõem. Em 1993, Clausing afirma que a competição global do mercado exige das empresas processamento constante das informações envolvidas nas etapas do ciclo de vida do produto. E descreve as metodologias de desenvolvimento de produtos, com as visões de engenharia simultânea, qualidade total e desenvolvimento integrado ou projeto para competitividade. Segundo Clausing (1993), a aplicação de ferramentas, como o QFD, no desenvolvimento de produtos é uma resposta aos principais problemas encontrados no processo tradicional de projeto, como: não ouvir o consumidor, não focar a competição, pouca troca de informação entre projeto e produção, perda de informações e outros problemas apresentados nos métodos tradicionais. Nos métodos tradicionais as necessidades do consumidor são verificadas pelo Departamento de Marketing que informará ao Planejamento de Produto. Este fluxo tenderá a distorcer a necessidade inicial do consumidor, criando um produto que não responde aos anseios do mercado. Em uma tentativa de organizar estas metodologias YOSHIKAWA (1993) propõem uma divisão em escolas, agrupando assim as metodologias segundo premissas básicas que as compõem. Sua divisão é feita em cinco escolas: Escola Semântica, Escola Sintática, Escola Historicista, Escola Filosófica e Escola Psicológica. Segundo YOSHIKAWA (1993), o dogma central da Escola Semântica é que qualquer máquina é um objeto de projeto, é algo que transforma as entradas de três tipos básicos: substância, energia e informação em saídas dos três tipos respectivos, que possuem diferentes estados das entradas. A diferença entre os dados de entrada e saída são denominados funcionalidades. Os requisitos iniciais são dados em forma de funcionalidades. Metodologia de Projeto 2021 Franco Giuseppe Dedini 2021 Página 23 O projeto inicia com esta funcionalidade, que será analisada segundo uma estrutura lógica, que fornece conecção entre as sub-funcionalidades. Depois de decompor a função inicial em sub-funções simples o suficiente, o projetista substitui cada uma das funções por efeitos físicos que realizarão a transformação específica. Muitas pesquisas enquadram-se nesta escola, principalmente na Alemanha e Suíça. A definição da Escola Semântica é próxima à definição linguística do termo. De fato, a filosofia desta escola aproxima-se de um estudo semântico do projeto, onde os vários elementos do produto são divididos e a compreensão dos menores elementos poderá fornecer a compreensão do produto como um todo. A Escola Sintática é a próxima divisão proposta por YOSHIKAWA (1993), para estruturar as metodologias de projeto. Nesta escola mais atenção é dada aos aspectos procedurais no desenvolvimento do projeto que aos objetos da ação, isto é, aos produtos projetados. Pode-se dizer que um aspecto dinâmico ou temporal é abstraído do projeto, negligenciando os aspectos estáticos, que foram enfatizados na Escola Semântica sendo ASIMOW (1968) como um dos fundadores desta escola. Novamente a definição desta escola surge da linguística. Enquanto a semântica está associada ao estudo dos vocábulos a sintática está associada ao estudo das leis que ordenam estes vocábulos. Desta forma a escola semântica de projeto irá estudar o produto em si, enquanto a escola sintática terá nas atividades de projeto, que darão origem aos produtos, o seu objeto de estudo. Como pode ser percebido, esta filosofia não é contraditória à Escola Semântica. Ao contrário, estas indicam dois aspectos importantes do projeto, respectivamente, que possuem características estáticas e dinâmicas. Por consequência, ambas serão combinadas para atingir melhores metodologias. Neste sentido apresenta destaque o trabalho realizado por PAHL e BEITZ (1988). A metodologia da Escola Historicista é baseada na necessidade do conhecimento da atividade de projeto para se desenvolver o mesmo. Em outras palavras para desenvolver um projeto é necessário conhecer a história do desenvolvimento de casos anteriores. Além disto, é necessário aplicar estes conhecimentos a um caso real. Desta forma os trabalhos desenvolvidos por esta escola negam a possibilidade de desenvolver metodologias que não tenham como base um projeto real. Assim como a Escola Historicista, as Escolas Psicológica e Filosófica possuem desenvolvimentos muito recentes. Pesquisas na área de sistemas cognitivos, teoria do conhecimento, inteligência artificial e modelos da criatividade humana serão a base para seu desenvolvimento. Dentro das escolas Semântica e Sintática as metodologias propostas pelos autores que seguem refletem de maneira ampla o espaço proposto. 3.1 Metodologia segundo Asimow A metodologia proposta por ASIMOW, e publicada em 1968, apresenta grande importância histórica, por se tratar de um trabalho pioneiro no desenvolvimento de metodologias de projeto. Procura determinar de forma extensiva e encadeada todos os passos do desenvolvimento de produtos. Para tanto é necessário selecionar princípios e conceitos que sejam úteis e que possam dar origem a uma disciplina de projetos. Um segundo elemento deve ser formulado. É Metodologia de Projeto 2021 Franco Giuseppe Dedini 2021 Página 24 necessário estabelecer uma metodologia pela qual a disciplina de projetos possa ser aplicada no sentido mais geral, uma vez que uma filosofia que não resulte em ação é estéril: torna-se um exercício sem consequências. A determinação desta metodologia é apresentada como a principal problemática da disciplina. Além disto, necessita-se estabelecer um terceiro elemento, que exerça a função de avaliação elaborando uma regra geral de criticismo que resulte num meio para medição da validade e do valor dos resultados, em aplicações específicas. Estabelecendo estes elementos ASIMOW (1968) delimita a filosofia de projeto. De acordo com estes princípios uma filosofia de projeto de engenharia deve compreender três partes principais: • Um conjunto de princípios consistentes e suas derivações. Engloba as disciplinas que fornecem apoio ao desenvolvimento de projetos dentro desta filosofia; • Uma disciplina operacional que resulta em ação. O conjunto de práticas realizadas para a obtenção de resultados, no campo onde a filosofia se aplica, é o corpo desta disciplina operacional. O resultado do seu estabelecimento será uma metodologia de projeto; • Um instrumento de crítica que avalia as vantagens, identifica as falhas e indica as direções de aperfeiçoamento da disciplina operacional ou metodologia aplicada no desenvolvimento do projeto. Disciplina Operacional Função de Avaliação Princípio Geral Realimentação de informações para correções Informações sobre um projeto particular Projeto particular FIGURA 10: Filosofia de projeto (ASIMOW, 1968) O conjunto de informações delimitadas pelo princípio geral em conjunto com informações referentes ao projeto ao qual a filosofiaserá aplicada irá fornecer informações para uma disciplina operacional. Através da metodologia presente nesta disciplina operacional soluções para o projeto serão determinadas. A função de avaliação irá de forma crítica fornecer informações para melhorar o projeto ou apresentá-lo como solução final. ASIMOW (1968) baseou seu trabalho na morfologia para desenvolvimento de um projeto, apresentada na figura 11. Segundo o modelo o projeto irá se desenvolver através da série de fases apresentadas. Dentro do modelo proposto pelo autor uma nova fase não começará antes que a anterior esteja completa, mas esta determinação pode ser modificada para alguns casos. O modelo é dividido em dois grupos principais: Fases primárias do projeto (Fases I, II e III) e Fases relacionadas ao ciclo produção-consumo (Fases IV, V, VI e VII). O primeiro grupo está relacionado as atividades para desenvolvimento da concepção do projeto, enquanto o segundo grupo engloba as atividades ligadas ao desenvolvimento da produção e serviços de apoio. Metodologia de Projeto 2021 Franco Giuseppe Dedini 2021 Página 25 Necessidades Primitivas Fase III Projeto Detalhado Fase II Projeto Preliminar Fase V Planejamento para distribuição Fase IV Planejamento da Produção Fase VI Planejamento para consumo Fase VII Planejamento para descarte Fase I Estudo de Exeqüibilidade Fases relacionadas ao ciclo produção/consumo Fases Primárias do Projeto FIGURA 11: Fluxograma de projeto proposto por ASIMOW (1968) A Fase I compreende um estudo de exequibilidade do projeto. Dentro desta fase o autor propõe uma série de passos que resultarão em um produto bem determinado e com possibilidades de fabricação. Dentre as etapas necessárias o autor propõe a análise das necessidades do mercado, identificação do sistema, concepções para o projeto, análise física, econômica e financeira. A Fase II é denominada projeto preliminar. Nesta fase as várias concepções determinadas na primeira fase serão avaliadas e como resultado tem-se uma concepção promissora. As atividades propostas para a determinação do projeto preliminar: Seleção da concepção de projeto, modelos matemáticos, análise de sensibilidade, análise de compatibilidade, análise de estabilidade, otimização, projeção no futuro, previsão do comportamento, testes, simplificações. A Fase III é denominada projeto detalhado. A concepção escolhida na fase anterior e apresentando probabilidade de ser um bom produto, será detalhada. As atividades apresentadas são: preparação para o projeto, descrição dos subsistemas, descrição dos componentes, descrição das partes, desenhos de montagem, construção experimental, programa de testes do produto, análise e previsão, reprojeto. As fases de IV a VII compõem as partes da metodologia ligadas ao desenvolvimento da produção, não sendo objeto de estudo deste trabalho. Através de uma análise da metodologia proposta pelo autor percebe-se um forte encadeamento das atividades e uma divisão em blocos fortemente estruturados. Atualmente este tipo de estrutura acarreta um consumo de tempo elevado no desenvolvimento do projeto, pois erros no desenvolvimento exigem muitas vezes a executar novamente toda uma fase. Muitos autores desenvolveram seus trabalhos a partir da metodologia apresentada por ASIMOW (1968), adaptando-a as necessidades existentes no contexto atual. Como exemplo Metodologia de Projeto 2021 Franco Giuseppe Dedini 2021 Página 26 pode-se citar o trabalho de ERTAS e JONES (1994). A metodologia apresentada pelo autor aproxima-se de ASIMOW (1968), indo além, o autor modifica a morfologia a fim de realizar sua adequação. 3.2 Metodologia segundo a VDI 2221 A norma alemã VDI 2221 procura determinar de forma geral o que deve ser o ato de projetar. É dividida em quatro fases principais e cada fase é dividida em etapas, conforme a figura a seguir: Esta norma busca delimitar o campo de projeto, apresentando um fluxo que deve ser comum a todas as metodologias propostas para a atividade de projeto. A norma VDI 2221 é utilizada no desenvolvimento de grande parte dos trabalhos das Escolas Alemãs e Suíças na área de projeto, tendo destaque o trabalho de PAHL e BEITZ (1988). Baseado na VDI 2221 o projeto de um componente ou de um sistema, com características e peculiaridades próprias, apresenta para cada caso, um desenvolvimento metodológico e cronológico semelhante. Um modelo comum a quase todos os projetos é formado por uma sequência de eventos distintos e encadeados. São as 3 primeiras Fases do Projeto que interessam a esta disciplina: • Fase 1 – Estudo de Viabilidade – Foco na criatividade e expansão das concepções • Fase 2 – Projeto Preliminar – Foco no dimensionamento e otimização de funções • Fase 3 - Projeto Detalhado – Foco no detalhamento, tolerâncias e adequação construtiva. Tarefa 1 Esclarecer e precisara formulação da tarefa Fases Passos do projeto Resultado esperado de cada passo FASE II 2 3 4 5 6 7 Verificação das funções e suas estruturas Pesquisa dos princípios de sol. e sua estrutura Estruturação em módulos realizáveis Configuração dos módulos principais Configuração do produto final de execução e de uso Fixação das inform. FASE I FASE III FASE IV Lista de requisitos Estrutura de função Solução inicial Estrutura modular Projeto preliminar Projeto detalhado Documentação do produto produto FIGURA 12: Norma VDI 2221 Metodologia de Projeto 2021 Franco Giuseppe Dedini 2021 Página 27 3.3 Metodologia segundo Blanchard e Fabricky A metodologia proposta por BLANCHARD e FABRICKY (1981) também integra o grupo proposto por YOSHIKAWA (1993) como Escola Sintática. A figura 4 apresenta uma forma simplificada do ciclo de vida adotado na metodologia proposta, este é classificado em duas fases básicas: viabilização e utilização. Durante a primeira fase do ciclo de vida o produto será viabilizado para seu consumo na fase de utilização. Utilização, Descarte Produção e/ou Construção Projeto Detalhado e Desenvolvimento Projeto Conceitual Preliminar Fase de UtilizaçãoFase de Viabilização FIGURA 13 :Ciclo de vida do sistema (BLANCHARD e FABRYCKY, 1981) O autor propõe que os engenheiros no geral tendem a focar principalmente na fase de viabilização do ciclo de vida e estão envolvidos nas atividades iniciais de análise e projeto sem a participação dos consumidores. Desta forma o desempenho do produto tem sido o principal objetivo, em detrimento do desenvolvimento de um sistema global com fatores econômicos em mente. Salientando assim a necessidade do desenvolvimento de produtos com um enfoque no ciclo de vida do produto. A figura a seguir apresenta a morfologia da metodologia proposta por BLANCHARD e FABRYCKY (1981) para o desenvolvimento do projeto, com foco no ciclo de vida e utilizando uma visão de sistemas. Definição da Necessidade Projeto Conceitual * Estudo da v ia- bilidade: 1-Análise das necessidades 2-Requisitos operacionais 3-Concepção da manutenção * Planejamento av ançado do produto (planos e especificações) Pesquisa Projeto Preliminar do Sistema ( Desenv olv imento av ançado ) Análise Funcional do Sistema Síntese Preliminar e Alocação de Critérios de projeto Otimização Sistema do Definição e Síntese Sistema do * Requisitos Funcio- * Funções Operacio- nais do Sistema nais * Funções de Manu- tenção do Sistema Análise do Sistema: Identificação das sub-funções e fun- ções alternativas * Alocação de fatores de desempenho, fa- tores de projeto e requisitos de efici- ência * Alocação de requi- sitos de suporte do sistema Análise do Sistema * Compromissos dos Sistema e Sub- Sistemas. Avaliação das Alter- nativas: Análise de Siste- mas e Sub- Siste- mas * Projeto Preliminar: desempenho, con- figuração e arran- jo do sistema es- colhido. (Análises, dados, modelos físicos, tes- tes, etc..)* Especificações de- talhadas. Detalhamento do Sistema ( Desenvolv imento Completo ) Projeto do Produto Sistema Desenv olv imento do protótipo do Sistema Testes e Av aliação do protótipo do Sistema * Projeto Detalhado do sistema funcional (Equipamento prin- cipal, software). * Projeto Detalhado do Sistema. Elementos de Suporte Logístico * Projeto das Funções de suporte. * Documentação/Da- dos de Projeto. * Análise e av aliação do Sistema. * Rev isão do Projeto * Desenvolv imento do Protótipo do Siste- ma. * Desenvolv imento dos Requisitos de Suporte Logístico do Sistema * Preparação dos Tes- tes * Teste do Protótipo e Equipamentos * Dados de Teste, Análise e Av aliação. * Registro dos Testes * Análise e Avaliação do Sistema * Modificações para Ações Corretiv as Produção Construção e/ou * Av aliação do Sistema * Modificações para Ações Corretiv as Suporte do Ciclo de Vida e Utilização do Sistema * Av aliação do Sistema * Modoficações para Ações Corretiv as Retirada do Sistema FIGURA 14: Metodologia segundo BLANCHARD e FABRYCKY (1981) Metodologia de Projeto 2021 Franco Giuseppe Dedini 2021 Página 28 A metodologia é dividida em 6 fases principais: • Projeto Conceitual: onde são realizados os primeiros estudos de viabilidade e necessidades do projeto. Nesta fase são utilizadas pesquisas e algumas determinações de necessidades existentes. É uma fase para planejamento de todo o processo; • Projeto Preliminar do Sistema: Nesta fase são realizados os levantamentos dos requisitos técnicos do projeto e são definidas soluções para o problema proposto. Em conjunto com o desenvolvimento destas soluções, as necessárias alocações de recursos para a próxima fase são realizadas; • Detalhamento do Sistema: A solução proposta no passo anterior deve ser detalhada e testada. Protótipos da solução são testados para assegurar a sua capacidade de atingir os requisitos esperados; • Produção e/ou Construção; • Suporte do Ciclo de Vida e Utilização do Sistema; • Retirada do sistema: Hoje esta fase começa a tornar critica em vários países com altas taxas de consumo. O problema ecológico exige alterações no produto, visando uma menor agressividade ao meio-ambiente, quando do descarte. A tabela a seguir apresenta o ciclo do produto, tendo sua origem nas necessidades do consumidor e como fim o preenchimento destas necessidades. As atividades estão divididas entre os responsáveis dentro do ciclo. Tabela 5: Ciclo do Consumidor-Produtor-Consumidor BLANCHARD e FABRYCKY (1981) Consumidor Identificação das necessidades Necessidades ou desejos por sistemas devido a uma deficiência óbvia ou problemas tornam-se evidentes através de resultados de pesquisa básica Função de planejamento do sistema Análises de mercado, estudos de viabilidade, planejamento avançado do sistema (seleção do sistema, especificações e planos de pesquisa, aquisição, projeto, produção, avaliação, suporte logístico e uso do sistema), revisão do planejamento, proposta. Produtor Função de pesquisa do sistema Pesquisa básica, pesquisa aplicada (orientada às necessidades), métodos de pesquisa, resultados da pesquisa, evolução da pesquisa básica para o projeto e desenvolvimento do sistema. Função de Produção do sistema Requisitos de produção e/ou construção, análise de operações e engenharia industrial (engenharia de planta, engenharia de manufatura, engenharia de métodos, controle de produções), controle da qualidade, operações de produção. Função de projeto do sistema Requisitos de projeto, projeto conceitual, projeto preliminar do sistema, projeto detalhado, suporte de projeto, desenvolvimento de protótipo/modelo, testes, transição do projeto para a produção. Consumidor Função de avaliação do sistema Requisitos de avaliação, categorias de avaliação e testes, fase de preparo dos testes (planejamento, recursos, etc.), avaliação e testes formais, coleta de dados, registro, análise, ações corretivas, re-teste Função de uso e suporte logístico do sistema Uso operacional e distribui do sistema, elementos de suporte ao ciclo de vida e logístico, avaliação do sistema, modificações, fase externa do produto, disposição de material, reclamação e/ou reciclagem. Metodologia de Projeto 2021 Franco Giuseppe Dedini 2021 Página 29 3.4 Metodologia segundo Hundal HUNDAL (1991) desenvolveu um sistema computacional para apoio à fase conceptual do projeto, utilizando-se do fluxograma apresentado. O programa é dedicado à busca de soluções para estruturas funcionais. Desta forma para sua utilização é necessário abstrair o problema inicial ao seu nível funcional, como ele apresenta em seu livro, Computational Intelligence in Design and Manufacturing 1990. Após este passo é efetuada uma busca em bancos de dados que armazenam princípios de soluções para estas funções. O resultado da busca será a soma de todas as partes, formando assim em um produto final. HUNDAL (1990) observa que seu programa não modela a criatividade do projetista, nem tão pouco a substitui. Mas segundo o autor poderá ajudar a desenvolver as habilidades dos usuários pois: guia a execução do projeto segundo uma metodologia, garante que nenhuma alternativa será subavaliada, evita o preconceito com uma determinada solução e avalia ideias de projeto alternativas. Baseado em bancos de dados e análise e otimização pelo método Graphos, é após 27 anos de sua publicação, absolutamente atual e compatível com o Movimento Industrial 4.0. Concepção Final Problema Novo Lista de Especificações Definição do Problema Programa de Controle Formar V. C. Busca de Soluções Variantes Funcionais Requisitos Funcionais Banco de dados Banco de dados Banco de dados Estrutura de Funções Matriz de Solução 1a Estrutura de Funções Avaliar V. C. Problema Antigo Figura 15 – metodologia segundo Hundal (1990) Metodologia de Projeto 2021 Franco Giuseppe Dedini 2021 Página 30 3.5 Metodologia segundo Ullman (1992). De acordo com David G. Ullman a tarefa de projetar, pode ser dividida em 3 etapas principais: 1. Desenvolvimento, planejamento e especificação 2. Projeto conceptual 3. Projeto do produto 3.5.1 Etapa 1: Desenvolvimento, Planejamento e Especificação Durante a etapa de desenvolvimento e planejamento, o objetivo é entender o problema do projeto e estabelecer as bases para o resto do projeto. Para a maioria dos projetos, de qualquer tamanho ou complexidade, o primeiro passo é formar um grupo responsável pelo projeto, chamado grupo de projeto. Poucos produtos ou mesmo subsistemas, são projetados completamente por apenas uma pessoa. Nesta fase, o grupo de projeto deve realizar duas tarefas principais: entender o problema de projeto e fazer o planejamento do projeto. Entender o problema pode parecer uma tarefa simples, mas, a maioria dos problemas de projeto são mal definidas e encontrar exatamente em que consiste o problema de projeto, pode demandar longo tempo. As necessidades do mercado consumidor (clientes) para o produto devem ser definidas nesta fase. Estas necessidades serão utilizadas como base para atingir a competitividade de mercado e também para gerar os requisitos de engenharia, ou, especificações técnicas, bem como, os comportamentos mensuráveis do produto e posteriormente a qualidade. Uma vez entendido o problema de projeto, o grupo precisa estabelecer um plano para executar o restante do processo de projeto. O plano deve ter uma estratégia clara para os procedimentos de produção, deve dar estimativas para tempos, requisitos de pessoal e custos para seguir o plano. No fim desta etapa do processo de projeto, deve haver uma revisão do projeto, ou seja, uma reunião do grupo responsável, onde os membros fazem um relatório de suas participações e progressos. Nesta reunião final, será decidido se o projeto terá continuidade ou se será cancelado, antes
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