manuel sá teixeira de freitas bastos · empresa para o desenvolvimento de novos produtos, ... 5.2...
TRANSCRIPT
Desenvolvimento de uma mochila multifuncional
Manuel Sá Teixeira de Freitas Bastos
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em
Engenharia Mecânica
Orientadores: Prof. Paulo Miguel Nogueira Peças
Prof. Marco Alexandre de Oliveira Leite
Júri
Presidente: Prof. Luís Filipe Galrão dos Reis
Orientador: Prof. Paulo Miguel Nogueira Peças
Vogais: Profª. Elsa Maria Pires Henriques
Prof. António Manuel Relógio Ribeiro
Dezembro 2017
i
Agradecimentos
Ao professor Paulo Peças, pela orientação e apoio demonstrados.
Ao professor Marco Leite, pelos conselhos e orientação demonstrados.
À EDP e à Dra. Carla Pimenta, pela atribuição de um prémio no valor 2,000€ para desenvolvimento
do projeto.
Ao Alexander Rasch e à TOX® Pressotechnik, pelos estudos feitos na união de chapas.
Aos restantes membros da Inpack, Rita, Diogo e Duarte, pela a sua contribuição valiosa para este
trabalho.
Ao Carlos Rebelo e ao Bruno Araújo, pela incansável disponibilidade.
Aos meus pais pelo apoio dado ao longo do trabalho.
Ao meu irmão António, pela ajuda com os desenhos à mão.
À Vanessa, pelo apoio e incentivo mostrados ao longo do trabalho e muito mais.
ii
Resumo
Em tempos de grande competitividade do mercado, o desenvolvimento de novos produtos
representa uma vantagem competitiva para qualquer empresa. Quanto maior for a capacidade da
empresa para o desenvolvimento de novos produtos, melhor será a sua adaptação às necessidades
de um mercado, que está em constante mudança.
O presente estudo visa o desenvolvimento de produto desde a ideia ao objeto tangível, em
ambiente de colaboração com mais partes envolvidas. Pretende-se definir as suas especificações,
geometria, funcionamento, processo de fabrico e montagem.
Este estudo teve como objetivo a criação de uma mochila multifuncional. Deste modo, foram
identificadas as especificações para o produto, gerados variados conceitos para aspetos diferentes do
mesmo e combinados no fim os conceitos mais bem classificados ao longo do processo. Ao longo do
desenvolvimento do produto, recorreu-se à prototipagem física e analítica, de modo a compreender
melhor o mesmo e detetar falhas previamente à sua produção.
Por último foi realizada uma análise de custos ao produto, considerando o volume de produção
esperado, com o objetivo de verificar a sua viabilidade económica.
Palavras-chave: Desenvolvimento de produto; inovação de produto; mochila multifuncional;
prototipagem.
iii
Abstract
In times of great market competitiveness, the development of new products represents a
competitive advantage for any company. The greater the capacity of the company for the development
of new products, the better it will be to adapt to the needs of a market, which is constantly changing.
The present study aims at the development of product from idea to tangible object, in an
environment of collaboration with more involved parties. It is intended to define its specifications,
geometry, operation, manufacturing process and assembly.
This study aimed to create a multifunctional backpack. To do so, the specifications for the
product were identified, different concepts were generated for different aspects of the product and the
best ranked concepts were combined in the end. Throughout the development of the product, physical
and analytical prototyping was used, to better understand the product and to detect failures prior to its
production.
Finally, a cost analysis was performed on the product, considering the expected volume of
production, to verify its economic viability.
Keywords: Product development; product innovation; multifunctional backpack; prototyping.
iv
Índice
Agradecimentos ..................................................................................................................................... i
Resumo.................................................................................................................................................. ii
Abstract ................................................................................................................................................. iii
Lista de tabelas ..................................................................................................................................... vi
Lista de figuras ..................................................................................................................................... vii
Lista de Abreviaturas ............................................................................................................................ ix
I – Introdução ........................................................................................................................................ 1
II – Descrição geral dos métodos clássicos de Desenvolvimento de Produto ...................................... 3
1 – Desenvolvimento de Produto ...................................................................................................... 3
1.1 – Perspetiva histórica do desenvolvimento de produto ..................................................... 4
1.2 – Ciclo de vida de um produto ........................................................................................... 5
1.3 – Áreas de conhecimento atuantes no desenvolvimento de produto ................................ 6
1.4 – Fornecedores no desenvolvimento de produto .............................................................. 7
1.5 – Processo de desenvolvimento de produto ..................................................................... 7
2 – Metodologias e ferramentas de apoio ao desenvolvimento de produto ...................................... 9
2.1 – Engenharia concorrente/simultânea ..................................................................................... 9
2.2 – Design para X (DFX) .......................................................................................................... 11
2.3 – Design para produção e montagem (DFMA)...................................................................... 11
2.4 – Ferramentas Computacionais (CAD, CAE, CAM, Slicers) ................................................. 12
III – Desenvolvimento de produto ....................................................................................................... 15
1 – Produto em estudo e enquadramento com a Inpack................................................................. 15
1.1 – Aspetos gerais na história do transporte de bens pessoais, bagagem .............................. 15
1.2 – Motivação, ideia geral do produto e constrangimentos no desenvolvimento ..................... 16
2 – Metodologia da realização da tese............................................................................................ 16
2.1 – Metodologia geral ............................................................................................................... 16
2.2 – Parceiros/Colaboradores do estudo ................................................................................... 19
2.3 – Ferramentas utilizadas ....................................................................................................... 19
3 – Levantamento de requisitos e desenvolvimento de conceitos .................................................. 19
3.1 – Identificação e interpretação das necessidades ................................................................. 19
3.2 – Geração e seleção de conceitos ........................................................................................ 28
v
3.2.1 – Divisão do problema em subproblemas e identificação dos subproblemas críticos .... 28
3.2.2 – Geração e seleção de conceitos para os subproblemas ............................................. 29
4 – Prototipagem ............................................................................................................................. 54
4.1 – Definição de protótipo, classificações de protótipos e as suas finalidades ........................ 54
4.2 – Vantagens de protótipos do tipo físico na redução de custos e tecnologias de prototipagem
física usadas ............................................................................................................................... 56
4.3 – Prototipagem realizada ao longo do desenvolvimento ....................................................... 57
4.3.1 – Protótipo físico compreensivo da estrutura tubular em mochila Asus adaptada ......... 58
4.3.2 – Prototipagem analítica focada: análise de elementos finitos da estrutura de placas em
quadrado recortado ................................................................................................................. 58
4.3.3 – Protótipo físico focado da estrutura extensível ............................................................ 59
4.3.4 – Protótipo físico compreensivo da mochila com a combinação de conceitos C ........... 61
5 – Análise de custos ...................................................................................................................... 63
5.1 – Custo máximo de produção da mochila e estratégia para a montagem ............................ 63
5.2 – Escolha do método de produção para as peças plásticas e respetivos custos .................. 65
5.2.1 – Fabrico por injeção em moldes de alumínio ................................................................ 66
5.2.2 – Fabrico por injeção e impressão 3D ............................................................................ 67
5.3 – Análise de sensibilidade ao volume de produção .............................................................. 69
6 – Análise global ............................................................................................................................ 71
IV – Conclusões (e sugestão de trabalho futuro) ................................................................................ 73
V – Referências Bibliográficas ............................................................................................................ 75
vi
Lista de tabelas
Tabela 1: Cinco fases do ciclo de vida de um produto (13). ................................................................. 5
Tabela 2: Observações do cliente vs. necessidades interpretadas. ................................................... 20
Tabela 3: Necessidades do cliente para a mochila multifuncional e os respetivos graus de
importância relativa. ............................................................................................................................ 22
Tabela 4: Listagem da tradução das necessidades em métricas para a mochila multifuncional. ....... 23
Tabela 5: Matriz necessidades (1-25) vs. Métricas (1-28). ................................................................. 24
Tabela 6: Comparativo de métricas entre mochilas e trolleys já existentes no mercado. ................... 25
Tabela 7: Rastreamento de conceitos para a estrutura extensível da mochila. .................................. 33
Tabela 8: Rastreamento de conceitos para a estrutura extensível da mochila, após revisão. ............ 35
Tabela 9: Combinação de conceitos gerados para os subproblemas. ................................................ 35
Tabela 10: Rastreamento de conceitos para a solução das rodas para utilização em modo trolley. .. 38
Tabela 11: Rastreamento de conceitos para o espigão para equilíbrio da mochila com rodas abertas.
............................................................................................................................................................ 40
Tabela 12: Combinações dos conceitos desenvolvidos mais pertinentes para o produto. ................. 41
Tabela 13: Performance relativa de cada conceito e sua classificação. ............................................. 50
Tabela 14: Avaliação das combinações de conceitos finais desenvolvidos para o problema da
extensibilidade da mochila. ................................................................................................................. 50
Tabela 15: Rastreamento de conceito para a ajuda na recolha de tecido. ......................................... 53
Tabela 16: Custos dos componentes da mochila com exceção às peças plásticas originais de
plástico, antes da montagem. ............................................................................................................. 64
Tabela 17: Custo da mão-de-obra por conjunto impresso. ................................................................. 64
Tabela 18: Cotação para os moldes de injeção das peças originais do mecanismo da mochila. ....... 65
Tabela 19: Amortização do custo do molde por peça/conjunto injetado. ............................................ 66
Tabela 20: Custo da matéria prima para cada peça/conjunto. ............................................................ 66
Tabela 21: Custo de cada conjunto de peças pequenas e base, produzidos por injeção. .................. 67
Tabela 22: Custo da amortização das impressoras em cada conjunto (calculada com a equação 1). 68
Tabela 23: Custo da eletricidade por conjunto impresso. ................................................................... 68
Tabela 24: Custo da matéria prima por conjunto impresso. ................................................................ 68
Tabela 25: Custo da mão-de-obra por conjunto impresso. ................................................................. 69
vii
Lista de figuras
Figura 1: Diferentes períodos de 2 produtos (A e B) na sua fase de comercialização (11). ................. 6
Figura 2: Método de desenvolvimento de produto adotado (1). ............................................................ 8
Figura 3: Vantagens de um fluxo concorrente face ao tradicional fluxo sequencial. ........................... 10
Figura 4: Processo sistemático de design para a produção e montagem (16). .................................. 12
Figura 6: Mapa da metodologia da tese. ............................................................................................. 18
Figura 6: Divisão do problema da multifuncionalidade da mochila. .................................................... 29
Figura 7: Alternativas encontradas para o conceito da estrutura extensível. De cima para baixo: 1 –
Braço de tesoura extensível, recolhido e expandido; 2 – Pega extensível de trolley e pormenor de
cabo de muleta; 3 – Escada vertical extensível. ................................................................................. 30
Figura 8: Idealização do mecanismo extensível recorrendo à solução dos tubos. ............................. 32
Figura 9: Mecanismo extensível recorrendo a placas em “U”; 1 – Mecanismo completamente
recolhido; 4 – Mecanismo em máxima extensão. ............................................................................... 32
Figura 10: Revisão do conceito de placas em “U”, para a estrutura expansível: “Quadrado recortado”,
à esquerda, recolhido. À direita, estendido. ........................................................................................ 34
Figura 11: Tipos de configurações possíveis para o travamento da estrutura extensível. Da esquerda
para a direita: 1 – Travamento por cavilha; 2 – Travamento por geometria de encaixe; 3 –
Travamento por compressão de mola; 4 – Travamento por mosquetão; 5 – Travamento por força
magnética; 6 – Travamento por porca e parafuso. Em baixo: 7 – Travamento por pino e mola. ........ 36
Figura 12: Design à mão de cada um dos conceitos para as rodas. Da esquerda para a direita: opção
1, 2 e 3. ............................................................................................................................................... 37
Figura 13: Variedade de espigões em trolleys e malas de viagem. .................................................... 39
Figura 14: Design à mão de cada um dos conceitos para os espigões da mochila. Da esquerda para
a direita: alternativas 1, 2 e 3. ............................................................................................................. 40
Figura 15: Resultado da combinação de conceitos A. ........................................................................ 42
Figura 16: Estrutura do “quadrado recortado”. .................................................................................... 43
Figura 17: Zonas a aplicar travões na estrutura extensível. ............................................................... 44
Figura 18: Solução para a zona de travamento A. À esquerda: travão acionado. À direita, travão
recolhido. ............................................................................................................................................ 44
Figura 19: Solução para a zona de travamento B. À esquerda: travão acionado. À direita, travão
recolhido. ............................................................................................................................................ 44
Figura 20: Solução para a zona de travamento C. À esquerda: travão acionado. À direita, travão
recolhido. ............................................................................................................................................ 45
Figura 21: Estrutura extensível com o travamento montado. .............................................................. 45
Figura 22: Solução de saída lateral das rodas, com deslizamento em calha. Da esquerda para a
direita, começando em cima: 1 – Roda recolhida; 2 – Roda em troca de modo de utilização; 3 – Roda
em utilização; 4 – Vista em corte do mecanismo da roda. .................................................................. 46
Figura 23: Solução de espigão com deslizamento em calha. À esquerda: espigão recolhido. À direita:
espigão em utilização. ........................................................................................................................ 47
Figura 24: Resultado da combinação de conceitos B. ........................................................................ 47
viii
Figura 25: Soluções para as rodas, base e espigões da combinação de conceitos C. À esquerda:
rodas e espigões recolhidos. À direita: rodas e espigões em utilização. ............................................ 48
Figura 26: em cima: 1 - travamento das rodas aplicado no veio. À esquerda: 2 - chapa amarela
empurrada pelo utilizador e travão recolhido; À direita: 3 - travão em utilização ................................ 49
Figura 27: Resultado da combinação de conceitos C. ........................................................................ 49
Figura 28: Alternativas encontradas para o conceito da recolha automática do tecido. Da esquerda
para a direita, em cima: 1 – Banda elástica; 2 – Placas semirrígidas de PVC; Da esquerda para a
direita, em baixo: 3 – Aperto por atilho; 4 e 5 – Costuras para “viciar” o tecido; ................................. 52
Figura 29: Placa semirrígida com um corte parcial na sua secção. .................................................... 52
Figura 30: Quadrantes pelos quais se pode dividir a classificação de um protótipo (1). ..................... 55
Figura 31: Processo convencional (em cima), vs. Processo com prototipagem (em baixo) (1). ......... 56
Figura 32: Diferentes tipos de prototipagens ao longo do desenvolvimento do produto. .................... 57
Figura 33: Protótipo inicial de aprendizagem, com mecanismo tubular. ............................................. 58
Figura 34: Resultados das tensões na estrutura extensível pela análise de elementos finitos. .......... 59
Figura 35: Funcionamento do processo de clinching com round-point, da TOX® pressotechnik. ....... 60
Figura 36: Fases do processo TOX®. Da esquerda para a direita: Fase 1 da formação da união TOX®
– Penetração; Fase 2 – Formação de encravamento da chapa do lado do punção; Em baixo: União
TOX® completa. .................................................................................................................................. 60
Figura 37: À esquerda: “U” exterior com as chapas-calha; À direita: “U” interior com as chapas-calha.
............................................................................................................................................................ 61
Figura 38: Ensaio bem-sucedido da união de chapas. À esquerda, “U” exterior; ............................... 61
Figura 39: Protótipo da mochila multifuncional. Modo recolhido: 1 e 2. Modo estendido: 3 e 4. ......... 62
Figura 40: Mecanismo da combinação de conceitos C usado no protótipo físico compreensivo da
mochila apresentada na figura 39. ...................................................................................................... 62
Figura 41: Comparação de métodos de fabrico para diferentes volumes de produção. ..................... 70
Figura 42: Comparação de custos de fabrico para diferentes volumes de produção. ........................ 70
ix
Lista de Abreviaturas
CAD – (Computer-Aided Design) Desenho assistido por computador;
CAE – (Computer-Aided Engineering) Engenharia assistida por computador;
CAM – (Computer-Aided Manufacturing) Fabrico assistido por computador;
DFMA – (Design for Manufacturing and Assembly) Desenho para o fabrico e montagem;
DFX – Design for X;
IDA – American Institute for Defense Analyses;
CALS – Computer-Aided Acquisition and Logistics Support;
FEM – Finite Element Method;
GPS – Global Positioning System;
PU – Poliuretano;
PVC – Policloreto de polivinila;
TPE – Elastómero termoplástico
EVA – Espuma vinílica acetinada;
PC – Policarbonato;
PETG - Poly-Ethylene Terephthalate Glycol.
x
1
I – Introdução
Desde o início da humanidade, o Homem migrou entre várias localizações em busca de
melhores condições de vida. No entanto, o que inicialmente era a busca por melhores peças de caça
e pesca, transformou-se mais tarde na busca de terrenos férteis para cultivo. O cultivo, sendo uma
atividade que garantia mais hipóteses de sobrevivência que atividades de pesca ou caça, fez com que
o estilo de vida nómada perdesse o seu sentido com o evoluir das civilizações. No entanto, fruto do
fenómeno da globalização e das novas tecnologias, voltámos a um período de elevada mobilidade,
denominado de nomadismo moderno. Esta mobilidade na vida das pessoas traz também novos
requisitos às suas bagagens, ou seja, à forma como transportam consigo o que precisam que as
acompanhe nessas deslocações, seja em trabalho ou em lazer.
Esta dissertação tem, como objetivo geral, compreender e aplicar a abordagem científica do
desenvolvimento de produto. Procura-se realçar a importância de métodos e ferramentas existentes
no apoio ao desenvolvimento de produto. Esses mesmos métodos e ferramentas foram usados no
alcance do objetivo mais restrito, que visa desenvolver um produto para o transporte de bens pessoais,
mais concretamente, uma mochila multifuncional. Este produto pretende-se para o mercado da
bagagem, que é altamente fragmentado e competitivo, havendo já várias marcas estabelecidas e cada
vez mais a surgir com novos conceitos, para dar resposta às mais recentes necessidades do
consumidor.
Este estudo é motivado pelo que a empresa startup “Inpack” considera uma lacuna no mercado
das malas e mochilas. Não havendo experiência por parte dos membros desta empresa em
desenvolvimento de produto, é de importância um estudo como estes, já que obriga ao
desenvolvimento do produto segundo um fio condutor baseado em critérios e métodos científicos.
A metodologia da tese inicia com a aplicação do método monográfico, que pugna
simplesmente na utilização de técnicas de pesquisas bibliográficas através de livros, artigos
académicos e outras publicações referentes ao tema do estudo. Tem como base processos sugeridos
por Ulrich & Eppinger para o desenvolvimento de produto e passa também pela aplicação de princípios
de “engenharia concorrente”, como o paralelismo de tarefas e a integração dos recursos humanos de
modo a facilitar a troca de informação e de agilizar todo o desenvolvimento. Para além disto, são tidos
em consideração métodos no âmbito do “Design for X”, de modo a facilitar a produção dos
componentes do produto, bem como a sua montagem. O desenvolvimento do produto apoiou-se
também em ferramentas computacionais, pois são comprovadamente excelentes meios para poupar
recursos valiosos à empresa tais como tempo e dinheiro.
No final do trabalho resultou um protótipo funcional, semelhante ao produto final que a empresa
pretende produzir. O produto final alcançado, foi suportado cientificamente por toda a literatura na qual
2
os processos e métodos usados se basearam. De seguida apresenta-se brevemente a estrutura que
acompanha o documento.
Assim, o capítulo II expõe a pesquisa realizada para apurar o estado da arte do
desenvolvimento de produto na sua generalidade, ou seja, uma visão holística daquilo que é o
desenvolvimento de produto atualmente. Seguidamente, abordar-se-á ainda o estado da arte do
desenvolvimento de itens de bagagem. No final deste capítulo são apresentadas as metodologias e
ferramentas para a conceção de um produto.
O capítulo III, apresenta todos os passos tomados na direção da conceção do produto. A
conceção aqui falada, engloba a identificação inicial dos requisitos do produto, bem como a geração
dos conceitos para o mesmo. De seguida, é trabalhado o design de cada componente pertencente ao
produto, com o cuidado de simplificar a geometria dos mesmos, de modo a mitigar os custos da
produção. Seguidamente adereça-se a prototipagem física e analítica do desenvolvimento do produto,
de extrema importância para compreender melhor a interação dos variados sistemas da mochila, bem
como a deteção atempada de falhas não previstas na geração de conceito. No final deste capitulo,
apresenta-se o estudo de viabilidade económica do projeto, analisando os custos associados à
produção da mochila.
Por último, apresentam-se no capítulo IV as conclusões referentes ao trabalho realizado, assim
como uma proposta ao desenvolvimento de um trabalho futuro.
3
II – Descrição geral dos métodos clássicos de
Desenvolvimento de Produto
O presente capítulo tem com objetivo uma apresentação de forma sumária dos métodos
clássicos de desenvolvimento de produto.
Será abordado o estado da arte de desenvolvimento de produto, na sua extensão mais geral,
incluindo a apresentação de metodologias e técnicas de apoio pertinentes.
1 – Desenvolvimento de Produto
Um produto, nos dias de hoje, é algo vendido por uma organização aos seus clientes. O
desenvolvimento de produto representa um conjunto de atividades, começando na perceção de uma
oportunidade no mercado e acabando na sua produção, venda e distribuição (1).
O sucesso do desenvolvimento de um produto está ligado à possibilidade da sua produção e,
em última análise, ao proveito económico gerado para a empresa que o produz, ainda que este último
não seja fácil de avaliar em estágios iniciais. Assim, a performance de uma empresa no
desenvolvimento de um certo produto pode ser avaliada de acordo com 5 fatores básicos (1):
• Qualidade do produto, ou seja, a sua robustez geral e satisfação das necessidades do
utilizador (que no final acaba por resultar na percentagem de certo mercado ganha pelo
produto e preço final pelo qual o cliente está disposto a pagar);
• Custo do produto, querendo dizer, o custo de produção de cada unidade, bem como o
investimento em ferramentas e outros equipamentos necessários à sua manufatura;
• Tempo de desenvolvimento, sendo este o tempo decorrido desde as etapas mais iniciais,
passando pela prototipagem e acabando na produção em série do produto. Este tempo avalia
a capacidade de resposta de uma organização face a novas forças competitivas e avanços
tecnológicos;
• Custo de desenvolvimento, referindo-se ao montante gasto para criar o produto, ou seja, o
montante gasto na conceção do mesmo, sendo (de um modo geral) uma fração significativa
do investimento requerido para atingir o proveito económico;
• Capacidade de desenvolvimento, que vem normalmente com a experiência adquirida pela
equipa desenvolvimento de produto de certa organização, que culmina na criação de produtos
de forma mais eficaz e económica.
Organizações que conseguem uma boa performance nestas 5 categorias são tipicamente as
organizações que acabam por conseguir os melhores resultados financeiros, no desenvolvimento e
distribuição dos seus produtos (1).
4
1.1 – Perspetiva histórica do desenvolvimento de produto
Há muito que a inovação é defendida como sendo um motor de crescimento da economia.
Historiadores económicos do século XIX, observaram que a aceleração no crescimento económico de
certa região era muitas vezes resultado do progresso tecnológico. No entanto, pouco esforço era
direcionado até então para entender como as mudanças tecnológicas contribuíam efetivamente para
tal crescimento da economia (2).
Em meados do século XX (antes e durante a Segunda Guerra Mundial), o economista Joseph
Schumpeter, entre outros, enfatiza a importância de novos produtos como estimulo para o crescimento
económico. Nas suas obras, Schumpeter argumentava que a competição representada por novos
produtos era bastante mais importante que variações marginais nos preços de produtos já existentes
(2).
Após a Segunda Guerra Mundial, a área de desenvolvimento de produto continua a ganhar
importância e, nos finais dos anos 50 e início dos anos 60, surgem os primeiros estudos avaliando
como as diferentes empresas geravam novos conhecimentos e como isso se aplicava ao
desenvolvimento de novos produtos (2) (3).
É também neste período que o desenvolvimento de produto ganha uma nova agilidade, com
o aparecimento do CAD (Computer-Aided Design), no final dos anos 50 (4). Pouco depois do CAD
surge o CAM (Computer-Aided Manufacturing). Um dos primeiros sistemas na indústria a usar as
ferramentas de CAD e CAM no desenvolvimento dos seus produtos foi o DAC-1, desenvolvido pela
General Motors, em 1963 (5).
Na década de 70, o desenvolvimento de produto já assumia uma importância considerável em
muitas empresas, já que os novos produtos representavam, em média, 1/5 dos lucros das empresas
(6). Nesta altura, empresas como a ANSYS, Inc, começaram a desenvolver e comercializar programas
de CAE (Computer-Assisted Engineering), ferramentas de simulação, altamente valiosas no
desenvolvimento de produto. Por esta altura, várias empresas japonesas começam a apostar em
formas inovadoras de desenvolvimento de produto, desenvolvendo técnicas para reduzir o desperdício,
custos e tempo para produzir os seus produtos (7).
Os anos 80 vieram confirmar a tendência crescente do interesse no desenvolvimento de
produto por parte das mais variadas empresas. O fenómeno da globalização, bem como a crescente
sofisticação por parte do cliente em geral fizeram com que o mercado se enchesse de diferentes ofertas
(8). A aposta no desenvolvimento de novos produtos continuou a ganhar importância. Por esta altura,
novos produtos representavam 1/3 dos lucros de 700 empresas americanas abordadas num estudo,
um crescimento notável face à década anterior (6).
No início dos anos 90 o desenvolvimento de novos produtos é já consensualmente
reconhecido como crítico à competitividade das empresas nos mais variados setores e a pesquisa
académica nesta área dispara (9). Havendo já várias ferramentas computacionais de apoio ao
desenvolvimento de produto disponíveis, bem como uma vasta automação dos processos de produção
e um considerável aumento na complexidade do produto, a pesquisa na área do desenvolvimento de
produto no mundo ocidental passa a focar-se na integração das várias partes envolvidas no esforço
5
de desenvolvimento e na simultaneidade de tarefas, à semelhança do que já havia sido feito no Japão
(7).
No final do século XX, a preocupação com a gestão do portefólio dos produtos, com o objetivo
de perceber que novos produtos são as melhores adições à gama já oferecida pela empresa, fez com
que a inovação do produto passasse a ser incorporada ao planeamento estratégico das mesmas (10).
O início do século XXI trouxe também outras preocupações, como o aquecimento global, o
meio ambiente e a sustentabilidade, sendo que dessas resultaram mudanças nos produtos e nos seus
processos de produção. (11)
1.2 – Ciclo de vida de um produto
O conceito de ciclo de vida de um produto existe há décadas, e constitui um princípio
importante que as empresas devem assimilar, de modo a maximizarem os seus lucros nos produtos
desenvolvidos. Pode-se definir como ciclo de vida de um produto o tempo que passa entre a conceção
do mesmo e o ponto em que já não é mais rentável produzi-lo (12). A conceção do produto tem uma
importância decisiva, quer nos custos da sua produção, quer na sua qualidade (13). No ciclo de vida
do produto, cerca de 80% do seu custo total fica determinado nas fases anteriores à prestação do
serviço ou produção do produto (13). Assim, é de elevada importância que a equipa de
desenvolvimento considere o máximo de fatores relativos ao produto (custo dos materiais, produção,
montagem, entre outras) na fase de desenvolvimento, já que alterações posteriores a esta fase no
produto geram mais custos de natureza evitável. Impõe-se, portanto, que as organizações conduzam
estes processos duma forma controlada e otimizada (13). De seguida apresentam-se as 5 fases do
ciclo de vida de um produto, colocadas sob o ponto de vista do fabricante, bem como do utilizador, na
tabela 1.
Tabela 1: Cinco fases do ciclo de vida de um produto (11).
As 5 fases do Ciclo de vida de um
produto
Fabricante Imaginar Definir Realizar
Dar suporte Descontinuar
Utilizador Usar Deitar fora
Todas as 5 fases do ciclo de vida de um produto acarretam custos para a empresa responsável
pelo mesmo, sendo que só na 4ª fase (dar suporte/usar), a fase em que o produto é adquirido pelo
utilizador, a empresa tem proveitos económicos. É fácil de observar que assim sendo, as 3 fases
anteriores à comercialização do produto devem ser encurtadas o mais possível. Atrasos no
desenvolvimento do produto não só geram custos maiores como ainda trazem um efeito nefasto ao
produto: o encurtamento da sua vida. Este cenário torna-se ainda mais drástico em ambientes de
rápidos avanços tecnológicos, pois um produto torna-se obsoleto ainda mais rápido. Assim, uma vez
6
que fatores como o avanço da sociedade não podem ser controlados por uma empresa, a única
maneira de alongar o tempo de vida de um produto é trazê-lo ao mercado mais cedo (11).
No entanto, para ter uma perceção mais completa do ciclo de vida de um produto, há que
perceber como este é afetado dentro da 4ª fase, ou seja, dentro da fase em que vai para o mercado.
As vendas de um produto começam logo após a sua introdução no mercado. Uma vez que os
consumidores reconhecem e aceitam o produto, o volume de vendas sobe rapidamente. Após esse
período de crescimento acentuado, o volume de vendas continua a crescer, mas mais lentamente,
estando agora numa fase de maturidade. Eventualmente, produtos mais competitivos aparecem no
mercado e o volume de vendas entra em declínio. De seguida, apresenta-se a figura 1, que ilustra
estes períodos anteriormente mencionados:
Figura 1: Diferentes períodos de 2 produtos (A e B) na sua fase de comercialização (12).
À medida que o mercado satura e que o produto perde a “frescura”, as vendas e os lucros
caiem ainda mais, chegando-se a um ponto no qual já não é mais rentável produzir o produto. Para
atenuar a perda de lucros nesta altura podem fazer-se pequenas modificações ao produto relançando-
o como novo e melhorado (12).
Fases diferentes do ciclo de vida do produto requerem tipos de conhecimento diferentes
também. De seguida serão brevemente abordadas as 3 principais áreas presentes ao longo do
desenvolvimento de produto.
1.3 – Áreas de conhecimento atuantes no desenvolvimento de produto
O desenvolvimento de produto é uma atividade interdisciplinar que requer a participação de
várias áreas de conhecimento. Contudo, existem três áreas centrais neste processo:
• Conceção: a área de conceção (design) tem um papel fundamental na definição
da forma física do produto, dando-lhe aspeto e requisitos que satisfaçam as necessidades dos
clientes. Neste contexto, as funções da conceção incluem a conceção de engenharia
7
(mecânica, elétrica, software, etc.) e a conceção industrial (estética, ergonomia, interface com
o utilizador) (1);
• Produção: a principal responsabilidade da área da produção é de conceber, implantar e
controlar o sistema produtivo do produto. Quando definidas mais amplamente, as funções
deste departamento incluem também a compra da matéria-prima, a distribuição e a instalação
do produto. A sua integração no desenvolvimento de produto é de extrema importância, pois
previne o aparecimento de potenciais problemas no decorrer do fabrico, cuja resolução
implicaria um aumento dos custos (1);
• Marketing: esta área é responsável pelas interações entre a empresa e os clientes.
As estratégias de marketing facilitam a identificação de oportunidades de mercado, a
determinação do segmento do mercado e a identificação das necessidades dos clientes (um
dos elementos fundamentais para garantir o sucesso da comercialização). Geralmente é
também este departamento a estabelecer o preço alvo e a supervisionar o lançamento e a
promoção do produto (1).
1.4 – Fornecedores no desenvolvimento de produto
Nas mais variadas indústrias, as empresas procuram reduzir o tempo de desenvolvimento do
produto, desde o conceito até à entrega ao cliente. As mesmas empresas procuram também melhorar
qualidade, reduzir o custo de novos produtos e promover o seu lançamento com o mínimo de
problemas (14).
Estudos existentes indicam que a integração de fornecedores de materiais no ciclo de
desenvolvimento de novos produtos pode proporcionar benefícios substanciais para atingir esses
objetivos. Este envolvimento pode variar desde consultorias simples acerca do design do produto até
tornar os fornecedores totalmente responsáveis pelo projeto de componentes ou sistemas que eles
fornecerão (14). Assim, a integração de fornecedores no processo de desenvolvimento de um produto
implica trabalhar cooperativamente com os fornecedores chave do projeto (15).
A cooperação com o fornecedor deve-se iniciar tão cedo quanto possível, pois evita uma série
de reconsiderações no projeto aquando a confrontação com o esse mesmo fornecedor. Isto porque é
no início de um novo processo de desenvolvimento de produto que as decisões cruciais são feitas, não
apenas no que diz respeito à funcionalidade do produto para o cliente, mas também na definição da
origem das matérias primas, bem como a seleção de produtos e processos tecnológicos que irão
proporcionar ao utilizador final o produto desejado (14).
Tal abordagem gera vantagens como a redução nos custos de stock, bem como a redução
dos tempos de produção (15).
1.5 – Processo de desenvolvimento de produto
O processo de desenvolvimento de produto é uma sequência de passos que transforma uma
série de inputs para um determinado conjunto de outputs (1). Estes passos são empregues pelas
8
organizações sempre com o objetivo de conceber, desenhar e por fim comercializar um dado produto
(1). Todas as organizações praticam este processo ao desenvolver um produto, ainda que entre elas
haja sempre alguma ligeira diferença no modo como abordam a questão (1). Assim, da mesma forma
que diferentes empresas aplicam diferentes aproximações ao método de desenvolvimento, também os
variados autores na literatura aplicam diferentes abordagens para o mesmo.
De seguida, apresenta-se o método adotado (1), composto por 6 fases distintas, na figura 2:
0 - Planeamento: a fase de planeamento ou “fase zero” tem como objetivo especificar o mercado
alvo do produto, os objetivos do projeto, os pressupostos e os constrangimentos (1);
1 - Desenvolvimento de conceitos: nesta fase são identificadas as necessidades do mercado,
gerados e avaliados conceitos alternativos para o produto e selecionado um ou mais conceitos
para serem desenvolvidos e testados. Designa-se por conceito a descrição da forma, função e
características do produto (1);
2 - Arquitetura do sistema: a arquitetura do sistema inclui a definição da arquitetura do produto,
bem como a decomposição do mesmo em subsistemas e componentes. Os resultados desta fase
incluem geralmente o design do produto e as especificações funcionais de cada subsistema (1);
3 - Projeto detalhado do produto: esta fase inclui a especificação completa da geometria,
materiais e tolerâncias de cada componente do produto, juntamente com identificação de todos os
componentes normalizados a comprar aos fornecedores. É também nesta fase que se estabelece
o planeamento da produção, sendo desenhadas e projetadas todas as ferramentas necessárias
ao fabrico de cada componente. As decisões desta fase podem ter um impacto substancial na
qualidade e custo do produto (1);
4 - Testes e refinamento: a fase de testes e refinamento envolve a construção e a avaliação de
protótipos do produto, protótipos estes que podem ser produzidos por um processo diferente do
que irá ser utilizado para a sua produção real. Estes são sujeitos a intensa avaliação interna pela
empresa e são também geralmente testados pelos clientes no seu ambiente de utilização. Desta
forma podem ser detetados problemas no produto final (1);
5 - Preparação da produção: esta fase tem como objetivo treinar as pessoas envolvidas na
produção do produto, de modo a solucionar eventuais cenários problemáticos que poderão surgir
durante o processo produtivo (1).
Embora a maioria das fases de desenvolvimento do produto aqui apresentadas estejam
definidas em termos do estado do produto, os processos de produção, as estratégias de marketing,
0 - Planeamento
1 - Desenvolvimento
de conceitos
2 - Arquitetura do
sistema
3 - Projeto detalhado do
produto
5 - Preparação da
produção
4 - Testes e
refinamentos
Figura 2: Método de desenvolvimento de produto adotado (1).
9
entre outros outputs tangíveis, estão também envolvidas como progressos no desenvolvimento do
produto (1).
É importante que no final deste processo a equipa tenha uma confiança substancial que o
produto funcionará corretamente e que será bem-recebido pelo mercado (1).
2 – Metodologias e ferramentas de apoio ao desenvolvimento de produto
Fruto da competitividade do mercado, um dos principais desafios no desenvolvimento de novos
produtos, é a capacidade de uma organização reduzir o tempo empregue nas diferentes fases do
mesmo, conseguindo, no entanto, a manutenção da qualidade e de um custo acessível aos
consumidores. Quanto mais flexível e eficiente for o processo adotado, mais reduzida será a sua
complexidade (7). Geralmente, existem duas abordagens nas quais uma organização se pode apoiar,
em ordem a ultrapassar os desafios dos mercados:
a. Melhorar a sua eficácia, ou seja, fazer as coisas corretas: este é um assunto
estratégico, que está diretamente ligado à correta escolha das tecnologias, à definição
do melhor programa para o produto e ao investimento acertado em certos projetos (7);
b. Melhorar a sua eficiência, ou por outras palavras, fazer corretamente as coisas. Esta
segunda definição está ligada à otimização de processos ou estruturas dento da
organização (7).
Uma ferramenta que permite o aumento dessa mesma eficiência no desenvolvimento de
produto é a Engenharia Concorrente (7), que será apresentada no próximo ponto.
A evolução da tecnologia trouxe também ferramentas informáticas que de resto
revolucionaram o design industrial e os processos de fabrico adjacentes, facilitando a comunicação
entre várias partes envolvidas no desenvolvimento de produto. São estas o CAD, o CAE, o CAM e,
mais recentemente, os slicers. Estes últimos são programas da família do CAM, direcionados para a
impressão 3D.
2.1 – Engenharia concorrente/simultânea
Engenharia Concorrente:
Entre os anos 70 e 80, foram muitas as empresas que investiram fortemente na automação da
sua produção esperando igualmente um forte incremento na sua produtividade (7). Ainda assim, na
maioria dos casos, estas firmas continuaram a ter os seus variados departamentos independentes uns
dos outros, ficando cada departamento responsável por reduzir os seus próprios custos (7). No entanto,
o que parecia ser uma estratégia promissora acabou por trazer poucas ou nenhumas mudanças nas
organizações, que viram os seus grandes investimentos provarem-se infrutíferos (7).
Em 1986, motivado pela investigação deste fenómeno, o American Institute for Defense
Analyses (IDA), definiu o termo “Engenharia Concorrente” (7). Seguidamente, houve uma iniciativa
para aquisição de equipamento militar denominada de “Computer-Aided Acquisition and Logistics
Support” (CALS). O CALS representava, então, uma união entre o departamento de defesa americano
10
e muitas outras empresas, pertencentes na sua maioria à indústria de armamento norte-americana.
Foi nesta cooperação que o conceito de engenharia concorrente foi trabalhado (7). O objetivo deste
programa, era a integração de vários sistemas, i.e., integração de todos os subsistemas do produto
final durante a sua fase de desenvolvimento. Para cumprir estes requisitos, é, no entanto, necessária
a integração das interfaces técnicas e organizacionais. A engenharia concorrente é então moldada
pelo aspeto do tempo, como uma vantagem competitiva e descreve o carácter de integração (7).
Engenharia Simultânea:
A engenharia simultânea nasceu como reação da indústria europeia à vantagem de tempo que
a indústria japonesa apresentava face ao lançamento de novos produtos ou gerações de produtos (7).
A abordagem da engenharia simultânea foca mais a simultaneidade de tarefas, em vez do
aspeto de integração (7).
Ainda assim, a diferença entre engenharia concorrente e simultânea é insignificante, já que os
métodos usados são semelhantes. Por este motivo, ambas podem ser “unificadas” num só termo:
“Engenharia Concorrente Simultânea” (7). De seguida apresenta-se a figura 3, explicativa das
diferenças entre uma abordagem de desenvolvimento de produto convencional versus uma abordagem
concorrente simultânea:
Figura 3: Vantagens de um fluxo concorrente face ao tradicional fluxo sequencial.
11
A engenharia concorrente é, então, um ambiente ideal para o desenvolvimento de produto.
Através da mesma é possível reduzir custos, melhorar a qualidade e comprimir tempos de ciclo,
expandindo a flexibilidade e aumentando a produtividade e eficiência (16). Os meios para alcançar
estes objetivos passam pelo trabalho de equipa cooperativo entre as variadas funções
multidisciplinares de modo a considerar todos os sistemas interligados no desenvolvimento do produto,
começando na sua conceção, passando pela sua produção e acabando na sua descontinuação (16).
Uma das abordagens mais eficazes para implementar a engenharia concorrente é o design para X
(16), que será apresentado seguidamente.
2.2 – Design para X (DFX)
O design para X foca-se num número limitado de elementos vitais ao produto (5 a 9 elementos
tipicamente) (16). Este foco permite que os recursos disponíveis para o desenvolvimento do produto
sejam postos ao melhor uso possível para cada caso específico. Dependendo do produto e das
prioridades exigidas para o mesmo, este “X” pode ter vários significados.
O conceito de design para X surge na literatura do desenvolvimento de produto a partir da era
da Segunda Guerra Mundial e torna-se mais popular a partir do final dos anos 50.
Uns dos primeiros significados para o “X” a ganhar popularidade foram o design para a
montagem e o design para a produção que se abordarão de seguida. Outros conceitos populares
incluem (16):
• Design para a sustentabilidade;
• Design para a inspecionabilidade;
• Design para a ambientabilidade;
• Design para a reciclabilidade;
• Design para a desmontagem;
• Design para a qualidade;
• Design para a fiabilidade;
• Design para a competitividade (entre muitas outras).
2.3 – Design para produção e montagem (DFMA)
A ideia de que um designer industrial deve dar atenção a possíveis complicações no fabrico
de um produto é defendida há muitos anos. Antigamente, assumia-se que um designer competente
estaria familiarizado com os processos existentes na indústria, de modo a mitigar custos de produção
(16).
No entanto, razões como o aumento da complexidade tecnológica incorporada nos mais
variados produtos, a pressão para levar o produto ao mercado o mais rápido possível e a sofisticação
dos métodos de fabrico nos dias de hoje, levaram a que essa visão se tenha tornado obsoleta (16).
Portanto, é reconhecido atualmente que um maior esforço é necessário para considerar a
produção e a montagem nos estágios iniciais do design do produto. Uma forma de conseguir esta
12
consideração é os engenheiros de produção e os designers trabalharem num fluxo de informação
concorrente, como apresentado anteriormente (16).
Dentro deste ambiente de trabalho cooperativo, as ferramentas de análise de DFMA ajudam
na avaliação dos designs propostos. Tipicamente, as equipas de desenvolvimento gastam 80% do seu
tempo a resolver 20% dos problemas, sendo que o DFMA ajuda a escolher os 20% nos quais trabalhar
(16).
Assim, o DFMA pode ser visto como um procedimento sistemático que procura ajudar as
empresas a fazer um uso total dos processos de fabrico existentes e a manter o número de partes a
montar no mínimo possível. O DFMA alcança estes objetivos permitindo a análise das ideias de design.
O DFMA não deve ser visto como um sistema de design, já que cada inovação no design do produto
deve vir da equipa em si. O DFMA serve, sim, para fornecer quantificação, em ordem a ajudar a equipa
a tomar decisões logo nos estágios iniciais do design de um produto (16). O esquema do DFMA é
agora apresentado, na figura 4.
Figura 4: Processo sistemático de design para a produção e montagem (16).
2.4 – Ferramentas Computacionais (CAD, CAE, CAM, Slicers)
O computador é uma ferramenta muito poderosa. Quando usado corretamente, pode aumentar
a precisão e produtividade (17). As ferramentas computacionais existentes nos dias de hoje permitem
aos designers ilustrar e visualizar os seus desenhos tanto em 2D como 3D, fazendo com que o
desenvolvimento de novos produtos seja atualmente um processo mais contínuo (17).
13
O surgimento destas ferramentas computacionais derivou da necessidade de encurtar o tempo
que o produto leva a ser desenvolvido até à sua entrada no mercado (4). A este encurtamento de
tempo estão também associados encurtamentos de custos de desenvolvimento, vitais a uma empresa
financeiramente saudável.
Tanto o CAD (Computer-Aided Design), como o CAE (Computer-Aided Engineering) e o CAM
(Computer-Aided Manufacturing) podem ser necessários num projeto do desenvolvimento de um novo
produto. O uso correto destes programas possibilita a comunicação de ideias de forma mais rápida e
eficiente entre as várias partes humanas envolvidas no processo de desenvolvimento, uma vez que
providenciam flexibilidade, integração de dados e apoio durante o ciclo de vida do produto (4).
De seguida faz-se uma apresentação e descrição de cada uma destas ferramentas
computacionais, bem como dos slicers (programas de incluídos na família CAM, mas dedicados à mais
recentemente popular impressão 3D).
Projeto assistido por computador (CAD - Computer-Aided Design)
O projeto assistido por computador (CAD) é já usado desde o final dos anos 50 (4). Desde
então que a sua popularidade tem vindo a ser crescente. A capacidade de um CAD de modelar objetos
em 2D ou 3D faz com que seja das ferramentas mais poderosas para um designer na criação de novos
modelos (18).
A criação de um modelo depende do modo de modelação utilizado no programa. Todos os
“pacotes” de modelação disponíveis têm algumas características que se sobrepõem, permitindo ao
designer mostrar como a mudança de uma variável pode reconfigurar todo o modelo gráfico. Os 2
principais tipos de modelação são (18):
• Modelação explícita: a geometria do desenho é construída sem relações entre
entidades (18);
• Modelação variável: a intenção de design do produto é obtida durante a definição do
produto, capturando as relações que existem dentro do modelo e os processos que
definem o modelo. Ao utilizar a intenção do projeto em vez da geometria explícita do
objeto, o designer poderá editar e / ou modifique o design para alternativas de design
ou revisões (18).
Engenharia assistida por computador (CAE - Computer-Aided Engineering)
A engenharia assistida por computador é, tal como o nome indica, mais uma ferramenta
computacional disponível no auxilio aos projetos de desenvolvimento de produto, por meio de análises
pré-definidas baseadas na simulação de certas condições. A essência do seu funcionamento reside
no método dos elementos finitos (FEM – Finite Element Method).
A simulação computacional permite os desenvolvedores produzir um modelo que atua, no
programa de CAE, tal como o produto real nas condições reais (19). O uso destes programas torna-se
ainda mais adequado nas seguintes situações:
14
• Quando a equipa de desenvolvimento tem de modelar vastas quantidades de senários e
informações deles obtidos (19);
• Quando os testes necessários ao desenvolvimento do produto apresentam um elevado risco
ou preço (19);
Havendo poder computacional e know-how, os programas de CAE são uma tremenda
vantagem no desenvolvimento de produto, encurtando consideravelmente o time-to-market do mesmo.
Fabrico assistido por computador (CAM – Computer-Aided Manufacturing)
Tal como o CAD, o fabrico assistido por computador (CAM), é já usado desde o final dos anos
50 (4). A principal utilização de programas CAM nos dias de hoje é na programação numérica de
máquinas de controlo numérico (CNC – Computer Numerical Control). Este controle numérico
representa uma forma de automação programável, na qual o processo é controlado por números letras
e símbolos.
O fabrico com CNC tem, no entanto a desvantagem de elevado custo/hora do equipamento.
Uma forma de contornar o uso de maquinaria dispendiosa como CNC e os seus programas CAM
associados, é a utilização de Slicers e impressoras para a fabricação 3D. A rapidez com que novos
parâmetros e modelos são introduzidos e baixo custo do processo, permite várias iterações em curtos
espaços de tempo, sendo ideal para fases de prototipagem. Slicers são programas que recebem um
ficheiro CAD, compilando automaticamente a lista de instruções para a impressora 3D, mediante
especificações introduzidas pelo utilizador. Esta lista reflete-se numa imagem que dá uma pré-
visualização ao utilizador de como o objeto será impresso.
15
III – Desenvolvimento de produto
O presente capítulo tem com objetivo a apresentação do desenvolvimento do produto em
questão para a tese.
Inicialmente, são apresentados o produto e um mapa ilustrativo da metodologia usada na
realização da tese. De seguida, descreve-se o levantamento dos requisitos (identificando e
interpretando as necessidades do utilizador). Depois, dá-se lugar ao desenvolvimento de conceitos
(elegendo um conceito como o melhor, de entre todos os conceitos gerados).
Com os conceitos já bem definidos fazem-se o desenho da geometria do produto e a sua
análise estrutural. Aqui, foram também abordados fatores como a produção, custos e performance
qualitativa, bem como quantitativa do produto.
Para finalizar, será apresentada uma análise global das questões abordadas neste capítulo.
1 – Produto em estudo e enquadramento com a Inpack.
1.1 – Aspetos gerais na história do transporte de bens pessoais, bagagem
Desde os primórdios da Humanidade, o ser humano sentiu a imposição de se deslocar entre
várias localizações em busca de melhores condições de vida, deparando-se desde cedo com a
obrigação de carregar diferentes objetos que ajudassem nas suas tarefas e sobrevivência. Dessa
necessidade, surgiu uma forma de simplificar o transporte de tais objetos: produtos de bagagem. O
que começou com cestas feitas a partir de ramos, bem como folhas de árvores e arbustos, sofreu uma
grande alteração ao longo dos séculos, de acordo com a evolução da sociedade e dos novos requisitos
que esta apresentou.
Na história do desenvolvimento dos produtos de bagagem podem-se assinalar algumas datas
de importância:
• 1153: surge a primeira forma de bagagem pessoal com rodas conhecida, na Palestina, durante
as Cruzadas, sob a forma de carrinhos de armas puxados pelos Templários (20) (21);
• 1596: a palavra “Luggage” entra no dicionário inglês (20) (21);
• 1800’s: a bagagem utilizada começa a assemelhar-se aos dias de hoje, feita a partir de
estruturas de madeira e pele de vaca curada (21);
• 1970’s: aparecem as primeiras malas de viagem com rodas (21);
• 1989: o Piloto Bob Plath inventa e lança produção em massa do que chamou de “Rollaboard”,
uma bagagem de rodas com uma vara montada na mesma, para puxar a bagagem
convenientemente (21);
• 1994: 5 anos depois do Piloto Bob Plath ter lançado a “Rollaboard”, surge a patente para uma
vara telescópica, inventada por Don Ku. Esta vara, sendo telescópica, permitia ao utilizador
recolhê-la quando não fosse necessária (21).
Desde então que o formato típico de bagagem passou a ser o trolley com uma pega telescópica
e que, nos últimos 20 anos, se tem mantido praticamente inalterado.
16
1.2 – Motivação, ideia geral do produto e constrangimentos no desenvolvimento
Como mencionado anteriormente, o formato de bagagem adotado pela maioria das pessoas
para viajar nos dias de hoje, é o trolley com pega telescópica. No entanto, este formato de bagagem
“obriga” a um segundo item de bagagem na maioria das vezes, sendo este, regra geral, uma mochila
pequena. Esta mochila é depois usada nas deslocações entre os pontos de interesse no destino da
viagem, ficando o trolley no alojamento. A Inpack acredita que há uma alternativa para esta solução,
sendo necessário apenas um único item de bagagem.
A presente tese teve como objetivo a realização de um estudo de desenvolvimento de produto
para a empresa Inpack. A ideia geral do produto, é uma mochila com três modos de funcionamento
distintos, para que possa ser usada como trolley de viagem ou como mochila, dependendo da
necessidade do utilizador. A empresa pretende desenvolver toda a mochila de raiz e fazer toda a sua
montagem, recorrendo ao outsourcing para a produção dos seus componentes.
Uma vez que a Inpack é uma startup sem qualquer produto lançado no mercado, há certos
constrangimentos ao desenvolvimento do produto, como a falta de recursos económicos, humanos e
físicos. Outro constrangimento é o facto de a equipa ser composta por estudantes e recém-graduados,
realçando a falta de experiência da mesma.
2 – Metodologia da realização da tese
Como mencionado anteriormente, a presente tese tem como objetivo a realização de um
estudo de desenvolvimento de produto para a empresa Inpack.
Para a boa compreensão deste estudo, apresenta-se ainda dentro do âmbito do ponto 2, a
metodologia geral usada durante o trabalho, os parceiros/colaboradores do projeto e as ferramentas
utilizadas para a realização do mesmo.
2.1 – Metodologia geral
A metodologia utilizada para o desenvolvimento de produto levado a cabo neste estudo teve,
como base, a abordagem apresentada anteriormente no ponto II – 1.5.
O processo de desenvolvimento de produto foi agilizado com recurso aos princípios da
engenharia concorrente, como o paralelismo de tarefas e a integração de pessoas de modo a facilitar
o bom fluxo da informação.
Numa primeira instância, ponto III-1, apresentou-se o produto, fazendo uma contextualização
do mesmo com a Inpack e com os produtos de bagagem em geral.
Chegando ao ponto III-3, temos na abordagem inicial o levantamento de requisitos para o
produto, através da identificação e interpretação das necessidades do cliente. Aqui, não só foram
analisadas as observações de utilizadores de mochilas, como também se fez um benchmarking a
vários produtos bem-sucedidos no mercado das malas e mochilas. Posteriormente, foram ainda
desenvolvidos os conceitos para a resolução de cada um dos subproblemas do produto. A
metodologia adotada no design de todos os componentes do produto seguiu o algoritmo do design
para a produção e montagem (DFMA), fazendo alterações nos modelos desenhados em CAD de modo
17
a evitar partes móveis nos moldes de injeção, entre outras. No final combinaram-se os conceitos com
maior potencial. A combinação mais bem classificada foi coroada como vencedora e avançou para
prototipagem física e analítica.
No ponto III-4 é abordada a prototipagem levada a cabo ao longo do projeto. Nem toda a
prototipagem se focou na combinação de conceitos vencedora, no entanto. Inicialmente, desenvolveu-
se um protótipo com o conceito mais simples de todos os gerados, com o objetivo de rapidamente se
poder aprender mais sobre a mochila em desenvolvimento. Este protótipo foi precioso para detetar
falhas despercebidas até então. No final a prototipagem física compreensiva do produto serviu o
propósito de teste da interação dos vários sistemas do mecanismo extensível entre si.
Chegando ao ponto III-5, faz-se uma comparação dos processos e equipamentos existentes,
mais adequados à produção dos componentes especialmente desenhados para o mecanismo
extensível. O fator chave para a escolha é o volume de produção, pelo que se baseou as decisões
com base na estimativa fornecida pela Inpack para o volume anual. Para finalizar, é feita uma análise
de sensibilidade ao volume de produção anual, de modo a perceber quais os pontos críticos neste
volume que definem certo processo como mais viável economicamente.
Apresenta-se de seguida o mapa da metodologia da tese, na figura 5.
18
➢ Prototipagem de aprendizagem;
➢ Prototipagem analítica focada da
estrutura extensível vencedora;
➢ Testes à montagem do mecanismo
extensível vencedor;
➢ Testes ao funcionamento dos
sistemas entre si.
➢ Enquadramento com a Inpack;
➢ Interpretação das necessidades do
cliente;
➢ Definição de especificações para o
produto;
➢ Avaliação de valores de métricas de
produtos concorrentes.
➢ Divisão do problema em
subproblemas;
➢ Identificação dos subproblemas
críticos;
➢ Pré-seleção dos conceitos através
do método de concept screening.
➢ Combinação dos conceitos gerados
para cada subproblema;
➢ Avaliação das combinações através
do método de concept scoring.
➢ Comparação de processos de
produção para as peças originais;
➢ Análise de sensibilidade ao volume
de produção.
INPACK
INPACK
INPACK
INPACK
INPACK
FERRAMENTAS COMPUTACIONAIS
FERRAMENTAS COMPUTACIONAIS
D E
S E N H O
D O
P R O D U T O
APRESENTAÇÃO
DO PRODUTO
LEVANTAMENTO
DE REQUISITOS
GERAÇÃO DE
CONCEITO
SELEÇÃO DE
CONCEITO
PROTOTIPAGEM
ANÁLISE DE
CUSTOS
Figura 5: Mapa da metodologia da tese.
19
2.2 – Parceiros/Colaboradores do estudo
A realização deste projeto contou com uma colaboração bastante ativa por parte da Inpack.
Foi através da Inpack que se conseguiram os fundos necessários para comprar variados materiais,
bem como contratar certos serviços de maquinaria industrial para a elaboração de vários protótipos. A
Inpack foi também responsável por formar uma equipa multidisciplinar e um espaço para a equipa
trabalhar, não só com vista ao desenvolvimento de produto, mas de igual modo à sua futura
comercialização.
Outro colaborador importante a mencionar é a empresa alemã TOX® PRESSOTECHNIK, que
realizou vários ensaios para o processo de junção das chapas metálicas que compõem o mecanismo
extensível. Os ensaios trouxeram resultados conclusivos e mostraram a viabilidade da técnica para
este caso de estudo.
2.3 – Ferramentas utilizadas
Na elaboração deste estudo foram utilizadas ferramentas computacionais, imprescindíveis na
agilização do desenvolvimento deste produto. Foram estas:
• Solidworks: utilizado como CAD, para desenhar todos os modelos dos componentes
idealizados; neste contexto, recorreu-se às regras de design para componentes de plástico
injetado, de forma a possibilitar moldes de injeção mais económicos.
• Cosmosworks: utilizado como CAE, na análise e verificação da estabilidade estrutural dos
componentes do produto;
• Cura: utilizado como slicer, para a impressão 3D de componentes na prototipagem do produto.
3 – Levantamento de requisitos e desenvolvimento de conceitos
Neste ponto analisam-se as opiniões de utilizadores de mochilas e trolleys de viagem. As
observações destes potenciais clientes foram recolhidas e traduzidas em necessidades que se
refletem na geração de conceitos para o produto. A seleção final dos conceitos teve em conta fatores
que vão para além destas necessidades, como o custo de produção, a fiabilidade do produto, a
facilidade de montagem do mesmo, entre outros.
3.1 – Identificação e interpretação das necessidades
Como mencionado anteriormente, obteve-se uma lista de observações de utilizadores de mochilas e trolleys, relevante para o desenvolvimento da mochila multifuncional. Estas afirmações
encontram-se compiladas na
tabela 2 que se apresenta agora, juntamente com as necessidades daí interpretadas.
20
Tabela 2: Observações do cliente vs. necessidades interpretadas.
Afirmação do cliente Necessidade Interpretada M
oc
hil
a
Por vezes falta-me espaço na mochila A mochila aumenta a capacidade
Preciso de guardar o meu PC A mochila tem bolsa para PC
Queria um compartimento à parte para meter a roupa depois do ginásio
A mochila tem bolsa para roupa e sapatos
Preciso de guardar o meu tablet A mochila tem bolsa para tablet
Por vezes fico sem bateria no telemóvel A mochila carrega o telemóvel
Com chuva os pertences ficam molhados A mochila é resistente à água
As alças magoam-me nos ombros A mochila tem alças confortáveis
Gosto de guardar coisas na mochila sem tirar das costas
A mochila tem bolsos de acesso lateral
Gosto de ter os meus pertences separados e com fácil acesso
A mochila tem diferentes kits individuais de arrumação
Por vezes perco coisas na mochila e não as encontro
A mochila destaca os objetos no interior
Gostava de ligar o telefone à mochila e ouvir música
A mochila tem colunas de som
Gosto de saber sempre onde está a minha mochila
A mochila tem localizador GPS
Quero um lugar seguro para esconder bens mais valiosos em lugares com muitas pessoas
(metro por exemplo) A mochila tem bolso oculto nas costas
Os pertences transportados pesam muito A mochila é transportável sem
aumentar o peso que o utilizador carrega
Tro
lle
y
O trolley está danificado por escadas e lancis O trolley sobe degraus sem bater com o
tecido
O trolley pesa muito O trolley é feito em materiais pouco
densos
O barulho das rodas do trolley incomoda-me O trolley desloca-se silenciosamente
Não gosto de misturar sapatos com a roupa O trolley possui bolsa para sapatos
Não quero o meu fato engelhado O trolley possui porta-fatos
O trolley é desconfortável carregado "às costas" O trolley tem estrutura que passa
despercebida nas costas
As necessidades interpretadas das observações de utilizadores de mochilas e trolleys, são
importantes para se perceber no que se deve focar a desenvolver o produto. No entanto, na verdade,
nem todas as necessidades são compatíveis entre si. Além disso, diferentes necessidades podem ir
mais ou menos de encontro com a visão da equipa para o produto. Assim, atender às especificações
estabelecidas neste ponto está contingente aos detalhes do conceito do produto que se irá
eventualmente selecionar.
Estas especificações preliminares denominadas de “especificações alvo”, representam
objetivos da equipa de desenvolvimento, descrevendo um produto segundo o qual a equipa acredita
que terá sucesso no mercado.
De modo a ter uma noção mais estruturada de todas estas “especificações alvo”, agruparam-
se as necessidades interpretadas na lista que se segue. Dentro de cada grupo, estas foram
organizadas por ordem decrescente do grau de importância, simbolizado pelo número de asteriscos:
21
A mochila multifuncional é conveniente:
• *** A mochila multifuncional aumenta a capacidade;
• *** A mochila multifuncional desloca-se silenciosamente;
• *** A mochila multifuncional transporta-se sem aumentar o peso do utilizador;
• **! A mochila multifuncional sobe degraus sem bater com o tecido (o símbolo de exclamação
representa uma necessidade latente, ou seja, uma necessidade que de início não é
considerada pelo utilizador, mas que ao utilizar o produto considera importante);
• ** A mochila multifuncional tem bolsos de acesso lateral;
• ** A mochila multifuncional carrega o telemóvel;
• * A mochila multifuncional destaca os objetos no interior;
• A mochila multifuncional tem colunas de som.
A mochila multifuncional apresenta arrumação e organização:
• *** A mochila multifuncional tem bolsa para PC/Mac;
• ** A mochila multifuncional tem diferentes kits individuais de arrumação;
• ** A mochila multifuncional tem bolsa para roupa e sapatos;
• * A mochila multifuncional tem bolsa para tablet;
• A mochila multifuncional possui porta-fatos.
A mochila multifuncional é confortável:
• *** A mochila multifuncional tem estrutura que passa despercebida nas costas;
• *** A mochila multifuncional tem alças confortáveis;
• *** A mochila multifuncional é feita em materiais pouco densos.
A mochila multifuncional mantém os pertences seguros:
• *** A mochila multifuncional é resistente à água;
• ** A mochila multifuncional tem bolso oculto nas costas;
• * A mochila multifuncional tem localizador GPS.
Esta listagem por si só não providencia todas as especificações pretendidas para a mochila.
Os utilizadores de mochilas e/ou trolleys inquiridos pela Inpack não foram informados da finalidade do
questionário. Assim, não sabendo que as suas respostas seriam utilizadas para desenvolver um
produto inovador que mistura o uso de mochila e de trolley, estes participantes apenas teceram
comentários focados só em mochilas ou só em trolleys. No entanto, é sabido pela equipa de
desenvolvimento que um produto como estes terá mais algumas necessidades específicas. Tais
necessidades estão relacionadas com a funcionalidade da mochila, bem como da vontade da empresa
construir um produto elegante
Segue-se a tabela 3, onde se apresentam as necessidades para o produto (com valores de 1
a 5) conseguidas através de opiniões do consumidor (nos 1-18) ordenadas na sua ordem de importância
22
decrescente, bem como as necessidades previstas de antemão pela equipa desenvolvedora (nos 19-
24).
Tabela 3: Necessidades do cliente para a mochila multifuncional e os respetivos graus de importância relativa.
Nº Componente Necessidade Imp.
1 A mochila multifuncional tem bolsa para PC 5
2 A mochila multifuncional é feita em materiais pouco densos 5
3 A mochila multifuncional desloca-se silenciosamente 5
4 A mochila multifuncional tem que estrutura passa despercebida nas costas 5
5 A mochila multifuncional tem alças confortáveis 5
6 A mochila multifuncional aumenta a capacidade 5
7 A mochila multifuncional é resistente à água 5
8 A mochila multifuncional sobe degraus sem bater com o tecido em modo trolley 4
9 A mochila multifuncional tem bolsa para roupa e sapatos 3
10 A mochila multifuncional tem bolsos de acesso lateral 3
11 A mochila multifuncional tem bolso oculto nas costas 3
12 A mochila multifuncional tem bolsa para tablet 3
13 A mochila multifuncional carrega o telemóvel 2
14 A mochila multifuncional tem diferentes kits individuais de arrumação 2
15 A mochila multifuncional destaca os objetos no interior 2
16 A mochila multifuncional tem localizador GPS 2
17 A mochila multifuncional tem colunas de som 1
18 A mochila multifuncional possui porta-fatos 1
19 A mochila multifuncional é fácil de expandir e recolher 5
20 A mochila multifuncional tem rodas fáceis de acionar e recolher 5
21 A mochila multifuncional mantém-se expandida com o peso 5
22 A mochila multifuncional mantém-se recolhida com o peso 5
23 A mochila multifuncional mantém o equilíbrio expandida quando pousada no
chão 5
24 A mochila multifuncional permite transportar cargas elevadas em modo trolley 5
25 A mochila multifuncional recolhida parece-se com uma "mochila normal" 4
Como se observa na tabela 3, as especificações alvo mais cotadas privilegiam o conforto, a
extensibilidade e a facilidade de utilização. Fora estes campos, a única especificação alvo que
recebe uma importância de 5 valores é a “bolsa para o PC”, dada a importância que um computador
portátil tem nos dias de hoje.
Após hierarquizar a importância de todas as necessidades para a mala, procedeu-se à criação
de métricas correspondentes a cada necessidade. Esta relação entre métricas e necessidades é
central a todo o conceito das especificações. Assim, assume-se que cada necessidade terá uma
métrica correspondente, fazendo com que as especificações passem a ser mesuráveis. Uma vez que
as especificações se possam medir, o resultado que daí vem permite saber com muito mais precisão
se as necessidades do cliente associadas ficam (ou não) satisfeitas com certa solução.
23
De seguida, apresentam-se as métricas (bem como as suas unidades) associadas a cada
necessidade para o produto, listadas tabela 4.
Tabela 4: Listagem da tradução das necessidades em métricas para a mochila multifuncional.
Nº Métrica
Nº Necess.
Métrica Imp. Unidades
1 1 Bolsa para PC 5 [0,1]
2 2 Peso da mochila/trolley 5 kg
3 3 Decibéis produzidos em "calçada" 5 dB
4 4 Área de contacto da estrutura com as costas 4 cm2
5 4, 5 Espessura almofadada 4 mm
6 5 Largura das alças 4 cm
7 6 Aumento de capacidade 5 Litros
8 7 Densidade das fibras 5 D
9 7 Revestimento impermeável 5 [0,1]
10 8 Distância do corpo da mochila aos degraus em modo trolley 4 cm
11 9 Bolsa para Roupa e sapatos 3 [0,1]
12 10 Bolsos de acesso lateral 3 [0,1]
13 11 Bolso nas costas 3 [0,1]
14 12 Bolsa para tablet 3 [0,1]
15 13 Output de corrente 2 A
16 14 Nº de kits individuais de arrumação 2 nº
17 15 Tonalidade do forro da mochila 2 RGB
18 16 Localizador GPS 2 [0,1]
19 17 Output de som 1 dB
20 18 Porta-fatos 1 [0,1]
21 19, 20 Complexidade das operações para converter modo de utilização 5 [1,4]
22 19 Número de operações realizadas para expandir ou recolher a
mochila 5 Nº op.
23 20 Número de operações realizadas para baixar ou recolher rodas 5 Nº op.
24 21 Mecanismo de travagem na expansão 5 [0,1]
25 22 Mecanismo de travagem na recolha 5 [0,1]
26 23 Força para derrubar a mochila multifuncional expandida quando
pousada no chão 5 N
27 24 Tensões no mecanismo com carga de 30 kg em modo trolley 5 Mpa
28 25 Mecanismo e rodas escondidos na recolha 4 [0,1]
Apresenta-se também uma correspondência matricial entre as diferentes necessidades e as
suas métricas correspondentes, representadas na tabela 5.
24
Tabela 5: Matriz necessidades (1-25) vs. Métricas (1-28).
Idealmente, cada necessidade apresentaria uma métrica exclusiva a essa necessidade. No
entanto, foi necessário encontrar mais que uma métrica para certas necessidades, cujas medições
com uma só métrica ficariam incompletas.
Embora este processo de desenvolvimento do produto tenha começado com uma ideia de
como se pretende competir no mercado, as especificações alvo do produto não devem ser apenas
baseadas nas ideias da equipa e na interpretação das observações de utilizadores. As especificações
do produto devem ser sujeitas a comparação com outros produtos já existentes no mercado, para que
as decisões tomadas sejam “suportadas” com base nos valores dos competidores. Deste modo, foram
selecionados cinco produtos (quatro mochilas e um trolley) sendo estes:
• Três mochilas de projetos lançados com campanhas de crowdfunding na plataforma
KICKSTARTER (sítio web criado especificamente para angariar fundos para novos projetos,
através de pré-vendas do potencial produto): SLICKS Modular Backpack: uma mochila com
vários modos de utilização com grande sucesso na campanha em que foi lançada; NOMATIC
TRAVEL BAG: um conceito um pouco diferente da mochila anterior, mas também com vários
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
Bo
lsa
pa
ra P
C
Pe
so
da
mo
ch
ila
/tro
lle
y
De
cib
éis
pro
du
zid
os e
m "
ca
lça
da
"
Altu
ra d
o m
eca
nis
mo
exte
nsív
el
Esp
essu
ra a
lmo
fad
ad
a
La
rgu
ra d
as a
lça
s
Au
me
nto
de
ca
pa
cid
ad
e
De
nsid
ad
e d
as fib
ras
Re
ve
stim
en
to im
pe
rme
áve
l
Dis
tân
cia
do
co
rpo
da
mo
ch
ila
ao
s d
eg
rau
s e
m m
od
o tro
lle
y
Bo
lsa
pa
ra R
ou
pa
e s
ap
ato
s
Bo
lso
s d
e a
ce
sso
la
tera
l
Bo
lso
na
s c
osta
s
Bo
lsa
pa
ra ta
ble
t
Ou
tpu
t d
e c
orr
en
te
Nº
de
kits in
div
idu
ais
de
arr
um
açã
o
To
na
lid
ad
e d
o fo
rro
da
mo
ch
ila
Lo
ca
liza
do
r G
PS
Ou
tpu
t d
e s
om
Po
rta
-fa
tos
Co
mp
lexid
ad
e d
as o
pe
raçõ
es p
ara
co
nve
rte
r m
od
o d
e u
tiliza
çã
o
Nú
me
ro d
e o
pe
raçã
oe
s r
ea
liza
da
s p
ara
exp
an
dir
ou
re
co
lhe
r a
mo
ch
ila
Nú
me
ro d
e o
pe
raçã
oe
s r
ea
liza
da
s p
ara
ba
ixa
r o
u r
eco
lhe
r ro
da
s
Me
ca
nis
mo
de
tra
va
ge
m n
a e
xp
an
sã
o
Me
ca
nis
mo
de
tra
va
ge
m n
a r
eco
lha
Fo
rça
pa
ra d
err
ub
ar
a m
och
ila
mu
ltifu
ncio
na
l e
xp
an
did
a p
ou
sa
da
no
ch
ão
Te
nsõ
es n
o m
eca
nis
mo
co
m c
arg
a d
e 3
0 k
g e
m m
od
o tro
lle
y
Me
ca
nis
mo
e r
od
as e
sco
nd
ido
s n
a r
eco
lha
1 tem bolsa para PC X
2 é feita em materiais leves X
3 desloca-se silenciosamente X
4 tem que estrutura passa despercebida nas costas X X
5 tem alças confortáveis X X
6 aumenta a capacidade X
7 é resistente à àgua X X
8 sobe degraus sem bater com o tecido em modo trolley X
9 tem bolsa para roupa e sapatos X
10 tem bolsos de acesso lateral X
11 tem bolso oculto nas costas X
12 tem bolsa para tablet X
13 carrega o telemóvel X
14 tem diferentes kits individuais de arrumação X
15 destaca os objetos no interior X
16 tem localizador GPS X
17 tem colunas de som X
18 possui porta-fatos X
19 é fácil de expandir e recolher X X
20 tem rodas fáceis de accionar e recolher X X
21 mantém-se expandida com o peso X
22 mantém-se recolhida com o peso X
23 mantém o equilibrio expandida X
24 permite transportar cargas elevadas em modo trolley X
25 recolhida parece-se com uma "mochila normal" X
25
modos de utilização, atingindo um extremo sucesso na sua campanha; 6 in 1 HYLETE: uma
mochila incluída no grupo por apresentar nas suas características extensibilidade e por ter tido
uma campanha bem-sucedida;
• Travelpro Maxlite 4: trolley referenciado como bestseller na página web da Amazon;
• SWISS GEAR – ScanSmart Backpack 1900: mochila referenciada como bestseller da Amazon.
Na tabela 6, que se apresenta de seguida, faz-se o comparativo destes 5 produtos face a cada
uma das métricas em questão. Os valores recolhidos permitem também a extrapolação de um valor
ou gama de valores ideais.
Tabela 6: Comparativo de métricas entre mochilas e trolleys já existentes no mercado.
Nº
da
Mé
tric
a
Nº
da
Nec
es
sid
ad
e
Imp
ort
ân
cia
Un
idad
es
SL
ICK
S
Mo
du
lar
Bac
kp
ack
NO
MA
TIC
TR
AV
EL
BA
G
6-i
n-1
HY
LE
TE
Tra
ve
lpro
Ma
xli
te 4
SW
ISS
EA
R -
Sc
an
Sm
art
Bac
kp
ack
19
00
VA
LO
R
IDE
AL
1 1 5 [0,1] 1 1 1 0 1 1
2 2 5 kg 2.2 2.5 2.6 3.9 1.5 <3
3 3 5 dB - - - ~60 - <=40
4 4 4 cm - - - - - <30
5 4, 5 4 mm 3 3 3 - 3 3
6 5 4 cm 6 6 6 - 6 6
7 6 5 litros 0 0 20 0 0 20-30
8 7 5 D 600 600 600 600 600 >=600
9 7 5 [0,1] 1 1 1 1 1 1
10 8 4 cm - - - 0 - 10
11 9 3 [0,1] 1 1 1 0 0 1
12 10 3 [0,1] 0 1 0 0 1 1
13 11 3 [0,1] 0 0 0 0 0 1
14 12 3 [0,1] 1 1 1 0 1 1
15 13 2 A - - - - - 2
16 14 2 nº 3 8 3 1 9 >=5
17 15 2 RGB 0 180-200 0 0 0 200
18 16 2 [0,1] 0 0 0 0 0 1
19 17 1 dB - - - - - >=80
20 18 1 [0,1] 1 0 0 0 0 1
21 19, 20 5 [1,4] - - 3 - - <=2
22 19 5 Nº op. - - 2 - - <=2
23 20 5 Nº op. - - - - - <=2
24 21 5 [0,1] - - - - - 1
25 22 5 [0,1] - - - - - 1
26 23 5 N - - - - - >0
27 24 5 Mpa - - - - - <σced
28 25 4 [0,1] - - - - - 1
As métricas caracterizadas cujas unidades são representadas pelo conjunto [0,1], são métricas
nas quais ”0” corresponde a “Não” e “1” corresponde a “Sim”. Estas métricas resultam de
especificações que não requerem uma “análise técnica” elaborada, mas apenas uma consideração se
26
tais features se devem incluir ou não, tendo em conta o uso previsto para o produto. As únicas
exceções são as métricas 24,25 e 28, que já necessitarão de considerar vários fatores.
A métrica nº 2 refere-se ao peso. Depois de experimentar carregar diferentes pesos às costas
e de analisar os pesos das outras malas, definiu-se que abaixo dos 3 kg a mochila fica ainda leve o
suficiente.
Para a métrica nº 3, o barulho das rodas ao deslizar em calçada, não foi possível arranjar uma
mala Travelpro, para fazer o teste. No entanto, utilizou-se um trolley da marca Samsonite, conhecida
também pelos seus produtos de qualidade. O teste foi feito através da caminhada em calçada com o
trolley, captando o som com um smartphone. O som captado foi analisado por uma aplicação de sound
meter, acusando um valor médio de 60 dB. Este valor é suficiente para colocar o foco no barulho das
rodas do trolley, sendo alto demais. Assim, quer-se que as rodas se desloquem com o mínimo de ruído
possível. Assim, as rodas da mochila multifuncional terão de apresentar um ruído consideravelmente
mais baixo, não passando dos 40 dB.
Já ao dobrar as costas, a mochila tem de ser capaz de acompanhar o utilizador, pelo que com
um mecanismo rígido ao longo de toda a parte de trás da mochila se torna impossível. Assim, se o
mecanismo rígido não ocupar uma área das costas extensiva, é possível que a mochila consiga dobrar-
se um pouco com o utilizador, dando uma maior liberdade de movimentos e conforto. A métrica nº 4 é,
assim, o que define a altura do mecanismo em contacto com as costas do utilizador.
A métrica nº 5 faz referência à espessura do enchimento do tecido da mochila. Abaixo dos 3
mm, o enchimento fica muito mole e não consegue encorpar a mochila como desejado. Acima dos 3
mm a espuma já é muito espessa, ficando a mochila excessivamente rígida. Além do mais, espessuras
superiores a 3 mm na espuma dificultam tremendamente o trabalho de costura, uma vez que a agulha
tem de fazer muito mais força para conseguir puxar a linha ao dar o ponto.
Outra métrica associada ao conforto proporcionado pela mochila é a métrica nº 6, referente às
alças da mochila. Uma vez que a pressão exercida pelas alças no trapézio do utilizador é função da
força (peso da mochila) sobre a área de contacto das alças, esta pressão será tanto menor quanto
maior for a largura das alças da mochila. No entanto, alças excessivamente largas cobrem uma área
tal, que provocam calor ao utilizador e um consequente desconforto. Assim, a largura “confortável”
para as alças com base na concorrência e com base na experiência da equipa enquanto utilizadores
de mochilas será de 6 cm.
Em 7º lugar aparece a métrica refente à expansão da mochila para um modo de maior
capacidade. Esta expansão existe num dos produtos analisados e é de 20 litros. Este valor é suficiente,
mas, ainda assim, um pouco mais seria útil para viagens em que o utilizador esteja bastante carregado.
Muito mais, no entanto, levaria a uma mochila demasiado larga ou alta. Por estes motivos, definiu-se
a gama de valores para a expansão da mochila em 20 a 30 litros de capacidade.
As métricas 8 e 9 fazem referência à resistência à agua da mochila. Há duas formas de
combater a água que cai sobre a mochila: o material de que esta é feito (o tecido da mochila) e/ou o
revestimento aplicado no material. A métrica nº 8 faz referência ao material. Quanto mais denso for o
tecido, maior dificuldade terá a água em passar entre as fibras. Por outro lado, quanto mais denso for
o tecido mais pesada será a mochila. A densidade das fibras de materiais como o nylon (tipicamente
27
utilizado em mochilas e malas), pode ser medida nas unidades Denier. O valor mais comum em
mochilas de qualidade são os 600 D. A métrica nº 9 refere-se ao revestimento aplicado no tecido. Optar
por ter um revestimento de PU, PVC ou TPE, retarda consideravelmente a passagem de moléculas de
água para o interior da mochila.
Em 10º lugar aparece a métrica alusiva à distância do corpo da mochila na subida de lancis
de passeio ou degraus de escadas em modo trolley. Muitos trolleys são danificados devido às suas
rodas se encontrarem por baixo da base e do corpo dos mesmos raspar nos degraus, à medida que
os seus utilizadores os puxam ao subir. A maioria das marcas opta por montar nos seus trolleys
componentes de plástico rígidos que batem contra o degrau sacrificando-se no lugar do tecido. Esta
solução acrescenta peso ao produto e a Inpack queria evitá-la. Assim, o design da mochila em modo
trolley terá de ser capaz de proporcionar uma certa distância do tecido aos obstáculos que as rodas
terão de subir. Prevê-se que a distância ideal esteja perto dos 10 cm.
No 15º lugar aparece a métrica relacionada com o carregamento de aparelhos eletrónicos
como o telemóvel. Assim, será necessária a inclusão de uma porta USB para que o utilizador possa
conectar o cabo de dados do seu telefone à mesma. A porta USB terá de ser por sua vez alimentada
por uma bateria com um uma saída de corrente na ordem dos 2 A. Existem muitas baterias disponíveis
no mercado com estas características, denominadas de “power banks”.
Logo a seguir (16º lugar), avalia-se até que ponto a mochila permite individualizar a arrumação
de variados pertences do utilizador, através de pequenas bolsas, redes ou elásticos no interior da
mochila, aqui chamados de “kits individuais de arrumação”. De entre todas as mochilas aqui
analisadas, os valores oscilam entre 3 e 9 kits. Assim definiu-se pelo menos 5 destes kits para a
mochila.
A métrica nº 17 faz referência à tonalidade do forro da mochila. A tonalidade foi escolhida como
métrica para destacar os objetos no interior da mochila, pois tons mais claros tornarão o interior da
mochila mais claro também. Esta tonalidade pode ser definida na escala RGB. Sucintamente, a escala
RGB define qualquer cor através da mistura das cores: vermelho (Red), verde (Green) e azul (Blue).
Cada uma destas cores pode estar presente em diferentes proporções, criando as mais variadas
tonalidades. A “quantidade” de cada uma destas 3 cores é medida de 0 a 255 unidades. Assim, se
numa imagem tivermos 0 de cada uma destas cores, temos o preto. Por outro lado, se tivermos 255
unidades de cada uma delas, ficamos com a cor branca. Com este raciocínio, a forma de obter uma
tonalidade clara para destacar os objetos no interior da mochila será escolher um tom, cujas 3 cores
que o formam estejam todas elas presentes em grandes quantidades. Um valor de RGB na casa das
200 unidades de cada cor, dará um cinzento claro, pois está bastante mais próximo do branco do que
do preto. Esta cor é o ideal na ótica da equipa de desenvolvimento pois dá uma tonalidade clara ao
forro da mochila sem perder a “sobriedade” do interior.
Na 19ª posição apresenta-se a métrica relativa às colunas de som da mochila para reproduzir
música. Uma vez que a mochila será muitas vezes utilizada no exterior, observou-se que as colunas
já existentes no mercado para esse efeito tocavam na casa dos 80 dB, pelo que será necessário que
a coluna a incluir tenha capacidade para tal.
28
Relativamente à métrica nº 21, a “complexidade das operações de conversão do modo de
utilização”, esta apresenta unidades representadas pelo conjunto [1,4], sendo que o “1” corresponde a
“Muito fácil”, o “2” a “Fácil” e o “3” e o “4” a corresponder a “Difícil” e “Muito difícil”, respetivamente. No
entanto, esta métrica traduz deficitariamente as necessidades 19 e 20 em métricas. O resto pode ser
definido pelas métricas 22 e 23, que definem o nº de operações efetuadas pelo utilizador.
As métricas 24 e 25 abordam o travamento da estrutura expansível na posição de expansão e
de recolha, respetivamente. Á partida é sabido que algo terá de atuar como travão para a estrutura se
manter expandida ou recolhida, pois se não fosse assim, a única forma seria ter essa estrutura a abrir
e fechar com atritos muito grandes para que não cedesse face ao peso da própria mochila e outras
solicitações. No entanto, isso então quereria dizer que a experiência de abertura e recolha do
mecanismo expansível na mochila seria penosa para o utilizador, devido à força elevada que requereria
para o operar.
A métrica nº 26 é concebida relativamente ao equilíbrio da mochila em modo trolley quando
pousada com a sua base no chão, medindo qual a força necessária para a derrubar. Se essa força for
igual a 0 N, então isso significa que a mochila não se aguenta em pé sozinha e que, será necessário
fazer algo quanto ao seu design.
Como abordado anteriormente, ao expandir a mochila para o dobro da capacidade e ao encher
o restante espaço, esta pode-se tornar bastante pesada para carregar às costas. Neste caso, terá de
se garantir que a estrutura expansível resiste a um peso de 30 kg sem sofrer qualquer tipo deformação
plástica.
Em último lugar, apresenta-se a métrica 28. Esta métrica advém da necessidade de
desenvolver um design e modo de funcionamento da mochila que faça com que esta se pareça com
uma mochila normal quando o mecanismo está recolhido. Tal necessidade pode ser cumprida se os
vários componentes montados na mochila (estrutura expansível, base e rodas) estiverem no seu
interior.
3.2 – Geração e seleção de conceitos
3.2.1 – Divisão do problema em subproblemas e identificação dos subproblemas críticos
Antes de começar o processo de geração de conceito, há que dividir o problema geral
complexo em subproblemas mais simples. Dentro desta divisão, importa também identificar quais os
subproblemas críticos. Estes são tipicamente subproblemas que se avaliam como sendo críticos para
o sucesso do produto, podendo ser também os subproblemas que mais poderão beneficiar de soluções
inovadoras ou criativas.
A principal característica da mochila determinante para o seu sucesso é a multifuncionalidade.
Assim, os subproblemas que solucionam esse requisito de multifuncionalidade são os subproblemas
para os quais os esforços iniciais são dedicados. De seguida apresenta-se o diagrama relativo à
multifuncionalidade da mochila, que divide este problema noutros menos complexos, como se
apresenta na figura 6.
29
Estender e recolher
o mecanismo
extensível da
mochila
Abrir e recolher as
rodas
Bloquear a mochila
no modo mochila
grande ou no
modo mochila
normal
Bloquear as rodas
no modo trolley
ou modo mochila
Ação do
utilizador
Ação do
utilizador
Conciliação das
rodas com o
mecanismo
extensível
Troca entre
os 3 modos
de utilização
Figura 6: Divisão do problema da multifuncionalidade da mochila.
Este diagrama contem subproblemas que se referem à multifuncionalidade da mochila, pelo
que todos se identificam como críticos. Dentro destes, a estrutura expansível da mochila é o mais
importante, já que condiciona o produto de forma tal, que só após a sua resolução se podem considerar
as soluções para os subproblemas restantes. No entanto, as soluções encontradas para os
subproblemas das rodas e espigão para utilização como trolley também condicionam fortemente o
produto, pelo que de igual modo se consideram críticos. Apresentam-se agora todos os subproblemas
críticos a solucionar:
• Estrutura do mecanismo extensível.
• Bloquear o mecanismo extensível em cada modo de utilização;
• Rodas e o seu funcionamento;
• Espigões e o seu funcionamento;
• Conciliar rodas e espigões com o mecanismo extensível. Este subproblema está como
que subentendido e significa arranjar uma solução para tornar compatível a montagem
do sistema das rodas com o mecanismo extensível na mochila.
Depois de solucionados os subproblemas críticos, eis os restantes a solucionar:
• Recolha “automática” do tecido. Ou seja, quando o utilizador recolhe a mochila para o
tamanho standard, o tecido deve ser “viciado” de tal forma que se recolha sem ter de
ser o utilizador a arrumá-lo;
• Oscilação do corpo da mochila na caminhada em modo “mochila grande”. Este
problema foi encontrado já na fase de testes e inclui-se aqui pois careceu, ele também,
de geração e seleção de conceito.
3.2.2 – Geração e seleção de conceitos para os subproblemas
Como mencionado no ponto anterior, a estrutura extensível da mochila a desenvolver irá
condicionar toda a geração de conceitos para os outros subproblemas, pelo que será a primeira
30
solução a ser trabalhada. A partir das soluções encontradas, será então possível gerar conceitos para
os restantes subproblemas.
1º Subproblema: Estrutura do mecanismo extensível
Para resolver o problema da extensibilidade da estrutura que permite transformar a mochila
em trolley, começou-se por observar mecanismos já existentes no mercado, os quais se pudessem
potencialmente adaptar à mochila multifuncional. De todas as opções encontradas, eis as mais
promissoras, compiladas na figura 7.
Começando pelo braço extensível, opção nº 1, enquanto esta estrutura em tesoura tem a
vantagem de ser compacta quando fechada e, suportar homogeneamente toda a carga exercida pelo
peso dos pertences no interior da mochila, quando estendida, esta é difícil de travar e destravar (ou
seja, só abrir e fechar mediante a ação do utilizador). Esta dificuldade, prende-se com o facto de os
travões terem de ser aplicados em cada um dos módulos do mecanismo. Isto porque aplicando um
travão num dos “losangos” apenas faz com que este não colapse, deixando os restantes colapsar.
Figura 7: Alternativas encontradas para o conceito da estrutura extensível. De cima para baixo: 1 – Braço de tesoura extensível, recolhido e expandido; 2 – Pega
extensível de trolley e pormenor de cabo de muleta; 3 – Escada vertical extensível.
1
2
3
31
Assim, identificando de antemão este problema para travar a estrutura, abandonou-se o
conceito do braço extensível.
Avançando na análise das alternativas já existentes para adaptar no produto, olhou-se de
seguida para a opção nº 2, a pega telescópica típica de um trolley e o cabo de uma muleta. Este
mecanismo telescópico já não padece do mesmo problema de travamento do anterior, visto que até já
vem com uma solução para essa questão: na zona em que um tubo acaba e começa o outro, ou seja,
nas transições “tubo exterior para interior”, assinaladas com círculos encarnados, existe um sistema
de travamento por “pino e mola”. Este sistema é unicamente ativado pela ação do utilizador,
carregando no botão localizado no topo da pega (lado direito da imagem), pelo que resolve a questão
de não abrir nem fechar face ao peso carregado. Este simples facto torna a estrutura de tubos
telescópicos uma forte candidata na seleção.
No entanto, nem tudo são vantagens neste conceito. Para que a mochila fique confortável de
carregar às costas, os tubos terão de ser colocados o mais afastados possível da coluna do utilizador
(ou seja, nas costas da mochila, mas cada grupo de tubos quase na dobra entre os painéis das costas
e das laterais da mochila), de modo a não os sentir muito, ao dobrar-se para a frente. Assim, ao usar
a mochila em modo trolley, os pertences carregados não ficarão diretamente apoiados na estrutura,
mas sim no próprio corpo da mochila, abalando o tecido e deformando a mala. Ao idealizar o
mecanismo B na mala e a sua expansão, surge ainda outro problema. Como explicado anteriormente,
a estrutura utilizada na mochila só poderá ir até “meio das costas”, de modo a que o utilizador se
consiga dobrar para a frente confortavelmente. Uma vez que a mochila se quer com cerca de 400 mm
de altura em modo normal e 800 mm em modo expandido, a estrutura terá de aumentar o seu
comprimento em 400 mm. Sendo que a estrutura recolhida não deve ultrapassar os 200 mm (para que
não vá para além da metade do comprimento das costas), uma expansão de 400 mm vai requerer que
a estrutura telescópica seja composta por pelo menos quatro diferentes diâmetros de tubos. Isto
representa um problema, já que induz a uma situação de conflito de escolha:
1. Os tubos ficam com diâmetros de tamanho pequeno, ficando a estrutura leve e fina, mas
necessitando de tubos muito altos que ultrapassam o centro das costas;
2. Os tubos têm diâmetros e paredes largas, podendo encaixar mais tubos e consequentemente
necessitando de uma altura menor, respeitando o requisito dos 200 mm de altura, mas
tornando a estrutura com uma elevada espessura, pesada e, consequentemente, mais
desconfortável.
Apresenta-se de seguida o compromisso encontrado para a solução dos tubos, desenhado na
figura 8.
32
Figura 8: Idealização do mecanismo extensível recorrendo à solução dos tubos.
Para que a mochila tenha as dimensões certas e os tubos não fiquem muito largos, acabou-
se por chegar à conclusão que os tubos teriam de ultrapassar um pouco o “meio das costas” da
mochila. Esta solução não é exatamente ideal, mas considera-se que faz mais sentido que uma
estrutura com os tubos muito largos. No entanto, ao contrário da opção nº 1, este conceito já parece
ser mais exequível. Será assim um conceito a considerar.
Seguiu-se assim para mais um conceito, inspirado no funcionamento da escada vertical
extensível, a opção nº 3. A escada é extensível, pois a parte superior da mesma desliza sobre a parte
inferior, tornando o comprimento total da escada maior. A solução pensada foi uma estrutura composta
por 4 placas em “U”, como se mostra na figura 9.
Figura 9: Mecanismo extensível recorrendo a placas em “U”; 1 – Mecanismo completamente recolhido; 4 – Mecanismo em máxima extensão.
33
Estas placas teriam calhas nas “paredes” das “chapas em U”, permitindo que umas
deslizassem noutras. Este mecanismo tem a vantagem de já apoiar a carga de forma mais distribuída
em modo trolley, em comparação com os tubos, mas apresenta, no entanto, duas grandes
desvantagens:
- Mesmo usando placas finas, a estrutura fica muito larga quando fechada, devida à espessura
acumulada de todas as placas sobrepostas na posição 1;
- A estrutura aberta tem áreas de contacto entre placas muito reduzida, podendo empenar
nessas zonas, com as diferentes solicitações feitas à mochila. Poder-se-ia fazer uma estrutura com 5
placas em “U” em vez de 4, para a estrutura ter mais resistência devido à maior sobreposição entre
placas para a extensão do mecanismo. No entanto, isso só agravaria o problema anterior, da
espessura acumulada das placas ao recolher o mecanismo. Este conceito tinha potencial, mas não
apresentava a robustez do conceito de tubos telescópicos.
Portanto, das 3 opções encontradas para solucionar o subproblema da estrutura extensível,
surgiram 2 conceitos, o de tubos telescópicos, e o de “chapas em U”. Estes conceitos são comparados
de seguida, através do método de concept screening. Neste método, escolhe-se um dos conceitos
como referência para a análise, tendo este uma classificação de “0” em todos os critérios de seleção.
Os restantes conceitos são avaliados com um “+”, “-” ou “0”, de acordo com a sua performance em
cada critério relativamente à referência, como mostrado na tabela 7.
Tabela 7: Rastreamento de conceitos para a estrutura extensível da mochila.
Critérios de seleção Tubos telescópicos Placas em “U”
Custo de produção 0 -
Facilidade de processos de produção 0 -
Durabilidade 0 -
Fiabilidade 0 -
Volume ocupado 0 -
Suporte dos pertences em modo trolley 0 +
Peso 0 -
Conforto nas costas 0 +
Originalidade 0 +
Soma das classificações positivas (+) 0 3
Soma das classificações neutras (0) 9 0
Soma das classificações negativas (-) 0 6
Resultado líquido 0 -3
Classificação 1º lugar 2º lugar
Continuar? Sim Rever
Embora a estrutura de tubos obtenha uma classificação final mais alta que a de placas, as
placas em “U” obtêm melhor classificação para os itens “suporte dos pertences em modo trolley” e para
“conforto nas costas”, que são muito importantes na ótica da empresa. Assim, se cada um dos critérios
de seleção fosse pesado, através de certa percentagem, as placas em “U” teriam um resultado apurado
que seria mais alto que o atual. Por este motivo, em vez de continuar o desenvolvimento da mochila
34
partindo de uma estrutura extensível tubular, decidiu-se rever o conceito das placas em “u”, de modo
a torná-lo mais simples e robusto.
Revisão do conceito de placas em “U”:
De modo a combater os problemas de fiabilidade da estrutura de placas em “U”, bem como a
sua espessura elevada quando fechada, foi idealizada uma placa “inteira”, fechada com recortes para
se estender em 3, como mostra na figura 10.
Figura 10: Revisão do conceito de placas em “U”, para a estrutura expansível: “Quadrado recortado”, à esquerda, recolhido. À direita, estendido.
Ao contrário da solução com as 4 placas em “U”, esta limita a espessura de toda a estrutura à
espessura de uma só placa mais as respetivas calhas para que não se desalinhem. Ou seja, temos o
“U” maior, o de fora, temos o “U” do meio, que desliza de dentro do “U” maior e temos o preenchimento
do “U” do meio, o retângulo mais pequeno, que desliza dentro deste “U” do meio. Esta simplicidade de
design proporciona uma estrutura fina e compacta, permitindo uma produção menos dispendiosa e
maior facilidade de montagem. Além do mais, apresenta as vantagens da configuração anterior de
apoiar bem a carga transportada e ser confortável nas costas. Assim, voltaram-se a comparar os
conceitos gerados para a estrutura extensível, ou seja, os tubos telescópicos e o resultado da revisão
do conceito de placas em “U”, o “quadrado recortado”, na tabela 8.
35
Tabela 8: Rastreamento de conceitos para a estrutura extensível da mochila, após revisão.
Critérios de seleção Tubos telescópicos Quadrado recortado
Custo de produção 0 -
Durabilidade 0 0
Fiabilidade 0 0
Volume ocupado 0 0
Suporte dos pertences em modo trolley 0 +
Peso 0 -
Conforto nas costas 0 +
Originalidade 0 +
Soma das classificações positivas (+) 0 3
Soma das classificações neutras (0) 10 4
Soma das classificações negativas (-) 0 2
Resultado líquido 0 1
Classificação 2º lugar 1º lugar
Continuar? Sim Sim
Desta vez, colmatados os problemas de design do conceito das placas, esta estrutura já obtém
um resultado muito melhor face à estrutura tubular. Ainda assim, decidiu-se manter em aberto as duas
hipóteses para a estrutura extensível da mochila, até à fase de combinação de conceitos. O motivo
para esta decisão é o facto de os tubos terem potencial para o produto e serem amplamente usados
na indústria, baixando os custos do produto.
Para concluir, os tubos são mais baratos e mais fáceis de montar. As placas são mais
confortáveis e mais adequadas ao produto, com as desvantagens de acarretarem um maior custo e
requererem um maior esforço para a montagem. À medida que os subproblemas são resolvidos, o
“caminho” para o produto final vai sendo definido, como se apresenta em baixo de seguida na tabela
9.
Tabela 9: Combinação de conceitos gerados para os subproblemas.
Subproblemas
Recolha do tecido
ao fechar
mecanismo
Extensão do
mecanismo
extensível
Travamento nas
posições de
extensão/recolha
Rodas e o seu
funcionamento
Espigões
e o seu
funcionamento
Oscilação da
mochila em
caminhada
Co
nc
eit
os
TUBOS
QUADRADO
RECORTADO
? ? ?? ?
36
Apenas as opções com validade para continuar serão incluídas na tabela de combinação de
conceitos. As restantes representam conceitos abandonados/desconsiderados.
No entanto, como referido anteriormente, a estrutura precisará de travões que a mantenham
fechada ou expandida. Seguidamente, abordar-se-á o desenvolvimento do conceito para os travões
da estrutura.
2º Subproblema: Travamento da estrutura extensível
Para abordar a questão do travamento do mecanismo extensível, na posição de expansão ou
de recolha, começou-se por pesquisar as soluções já existentes no mercado. De seguida, apresentam-
se as várias alternativas encontradas, reunidas na figura 11.
As opções 1, 4 e 7 (cavilha, mosquetão e parafuso, respetivamente), requerem que o utlizador
tenha de travar o mecanismo extensível, actuando os travões um-a-um, ou seja, passando a cavilha,
o mosquetão ou o parafuso por furos que se alinhariam ao expandir o mecanismo. Embora estas
opções funcionem em teoria, em termos práticos representam um “pesadelo” para o utilizador, de cada
vez que queira expandir a capacidade da mochila.
A opção nº 2 baseia-se em que hajam no mecanismo extensível secções que se encaixem
com tolerâncias bastante apertadas, para que o mecanismo só abra ou recolha mediante a força do
utilizador e não com o peso da mochila. Esta opção apresenta a hipótese de manter o mecanismo no
modo desejado sem recorrer a travões. No entanto, não é fiável, já que o número de operações e o
passar do tempo iriam aumentar a folga do encaixe, perdendo este força.
A opção nº 3, embora não seja tão demorada quanto as opções 1, 4 e 7, partilha o problema
das mesmas, já que o utilizador também tem de bloquear o mecanismo atuando os travões um-a-um.
A opção nº 5, travamento através do uso de ímanes, tem uma grande facilidade de utilização,
pois basta o utilizador fazer uma força superior à força magnética do mecanismo, para o conseguir
operar. Ainda assim, por um lado, se os ímanes tiverem pouca força, para que o mecanismo seja fácil
de operar, o peso dos pertences na mochila vai expandí-la, contra a vontade do utilizador. Por outro
lado, se os ímanes tiverem uma grande força de atração, a mochila não expandirá com o seu peso,
mas também será muito difícil para o utilizador operar o mecanismo.
Figura 11: Tipos de configurações possíveis para o travamento da estrutura extensível. Da esquerda para a direita: 1 – Travamento por cavilha; 2 – Travamento por geometria de encaixe;
3 – Travamento por compressão de mola; 4 – Travamento por mosquetão; 5 – Travamento por força magnética; 6 – Travamento por porca e parafuso. Em baixo: 7 – Travamento por pino e mola.
1
2
3
4
5 6 7
37
Assim, qualquer uma das opções até agora mencionadas tem problemas de fiabilidade ou em
muitos casos de má experiência para o utilizador. Por estes motivos, abandoram-se estas 7 hipóteses.
Posto isto, resta a opção 8, ou seja, o sistema de travagem por pino e mola. Esta opção não
se apoia na força que o utilizador ou o peso dos pertences fazem na estrutura extensível. O travamento
da estrutura com pino e mola é feito através da constante compressão da mola que, ao empurrar o
pino, encontra um encaixe para o mesmo, quando a estrutura está completamente recolhida ou
estendida. Este é um daqueles casos em que a indústria já encontrou uma solução simples e adequada
para o problema e que se decidiu adpatar.
Deste modo, o “caminho” para o produto final, encontra no seu percurso uma estrutura tubular
ou em placas, com um travamento de pino e mola, ou seja, 2 cenários possíveis até agora.
Tomadas as decisões para os subproblemas da extensão, recolha e travamento da estrutura,
segue-se para a geração de conceito para as rodas a utilizar no “modo trolley” da mochila.
3º Subproblema: Rodas e o seu funcionamento
Para a inclusão de rodas na mochila, pensou-se em primeiro lugar em todos os cenários
possíveis. A conclusão obtida pela equipa indica 3 opções diferentes:
• Opção nº 1: rodas localizadas nas costas da mochila;
• Opção nº 2: rodas localizadas nas laterais da mochila;
• Opção nº 3: rodas localizadas na base da mochila.
A opção nº 1 consiste na abertura e recolha das rodas na parte traseira da mochila. Para este
caso foi idealizado um perfil fino para as mesmas e pensada uma abertura “em leque”.
Para a opção nº 2, idealizou-se um sistema cujas rodas ficassem nas laterais, deslizando sobre
uma calha para abrirem e para recolherem.
Em relação à terceira opção, esta consiste em que as rodas saiam e sejam recolhidas na base
da mochila. A ideia consiste em que as rodas tenham um “garfo” que rode aproximadamente 120º,
partindo as rodas de uma posição horizontal na posição de recolha, para uma posição semi-vertical
quando em utilização. Apresenta-se agora, na figura 12, três esboços relativos a cada uma das opções.
Figura 12: Design à mão de cada um dos conceitos para as rodas. Da esquerda para a direita: opção 1, 2 e 3.
Tendo os 3 conceitos minimamente desenvolvidos, compararam-se as soluções encontradas
para cada um, mediante certos critérios de seleção, na tabela 10.
1 2 3
38
Tabela 10: Rastreamento de conceitos para a solução das rodas para utilização em modo trolley.
Critérios de seleção Opção 1 – Saída
nas costas da mochila
Opção 2 – Saída nas laterais da
mochila
Opção 3 – Saída na base da
mochila
Durabilidade 0 0 -
Necessidade de espigão + 0 0
Facilidade de utilização - 0 -
Fiabilidade 0 0 0
Espaço retirado à mochila + 0 -
Originalidade - 0 0
Conforto quando às costas - 0 +
Estética - 0 +
Soma das classificações (+) 2 0 2
Soma das classificações (0) 2 8 3
Soma das classificações (-) 4 0 3
Resultado líquido -2 0 -1
Classificação 3º lugar 1º lugar 2º lugar
Continuar? Sim Sim Sim
O resultado obtido na comparação dos 3 conceitos não difere muito entre eles. Ainda assim, o
conceito que mais se destaca é o de saída lateral das rodas.
No entanto, apesar de no resultado líquido da comparação haver um vencedor, os conceitos
“derrotados” apresentam pontos fortes que não estão presentes no conceito vencedor. Por exemplo, o
conceito das saída nas costas não tem necessidade de usar um espigão, pelo que envolverá maior
simplicidade e menores custos. Relativamente ao conceito de saída na base da mochila, este guarda
as rodas numa localização da mochila que nunca está em contacto com as costas do utilizador, ficando
esta mais confortável de carregar pelas alças, às costas do utilizador.
Assim, o subproblema das rodas e do seu funcionamento tem três soluções com pontos fortes
em áreas diferentes. Este motivo, aliado ao facto do resultado líquido dos conceitos não ser muito
dispar, faz com que todas as opções fiquem para já em aberto. Posto isto, a tabela de combinação de
conceitos ganha mais três fragmentos de solução.
4º Subproblema: Espigões e o seu funcionamento
Ao operar o sistema das rodas para utilizar a mochila em “modo trolley”, dependo do tipo de
conceito adotado, a mochila pode ficar desequilibrada quando de pé. Se o conceito escolhido para as
rodas for a saída traseira, as rodas ficarão ao mesmo nível da base da mochila, não havendo
necesidade de incluir um espigão para a nivelar. Pelo contrário, se os conceitos vencedores na escolha
das opções para as rodas forem “saída lateral”, ou “saída na base”, as rodas ficarão abaixo da base
da mochila, sendo necessário um espigão para servir de 3º ponto de apoio.
Para o desenvolvimento de uma solução para este subproblema, começou-se por observar
diversos modelos de trolley no mercado. A maioria de soluções já existentes envolve 2 espigões fixos
na base, não havendo hipótese de recolher o espigão, já que nos trolleys comumente encontrados as
39
rodas também não recolhem. Apresentam-se de seguida algumas imagens exemplificativas dos
espigões em trolleys de viagem, na figura 13.
Figura 13: Variedade de espigões em trolleys e malas de viagem.
Das opções 1 a 5, os espigões utilizados são fixos, ou seja, tal como mencionado
anteriormente, uma vez que as rodas são fixas não há necessidade de recolher o espigão.
Uma vez que um espigão fixo está fora de questão para este projeto, só a opção 6 fornece
“conteúdo inspirador” para solucionar o problema. Esta tem um espigão bem maior que as restantes,
com um funcionamento diferente. Quando o trolley já não é mais necessário, o espigão pode ser
recolhido para dentro da zona das rodas, arrumando-se entre elas. Existe um eixo paralelo à barra
horizontal do espigão, montado na base do trolley para que este possa rodar para fora, quando se
pretende a sua utilização.
De resto, não foram encontradas mais opções com funcionamentos notavelmente diferentes,
pelo que se pensou em conceitos alternativos:
• 1ª alternativa: espigão de calha;
• 2ª alternativa: espigão telescópico;
• 3ª alternativa: espigão com rotação para abrir.
A 1ª alternativa consiste em fazer uma calha na base, onde o espigão desliza, tendo uma mola
de torção que faz o espigão rodar da horizontal para a vertical. A mola está sempre a tentar rodar o
espigão, mas só quando este avança na calha é que surge o espaço para rodar para baixo. Para
recolher o espigão, o utilizador teria de rodá-lo para cima e empurrá-lo ao longo da calha, fechando o
fecho da mochila de seguida.
Já a 2ª alternativa, consiste num espigão que tem no seu conceito toda a semelhança com o
conceito tubular para estrutura extensível, mas em ponto mais pequeno. Ou seja, neste caso seriam
apenas 2 diâmetros de tubos, sendo que o tubo de diâmetro maior seria colocado dentro da mochila
na vertical, em cima da base. O tubo de dentro sairía por um furo aí feito na base, usando um sistema
de pino e mola, para que o peso da mochila não o fizesse voltar para dentro.
1 2 3
4 5 6
40
A 3ª alternativa é potencialmente a mais simples deste grupo, sendo que consistiria em 2
espigões, montados nas “pontas” da base da mochila, à frente. Estes espigões teriam eixos no qual
rodavam, não necessitando de travão, pois a rotação seria promovida por molas de torção que estariam
em constante atuação. Para fechar, o utilizador teria de empurrar os espigões para dentro, rodando-
os de volta para a horizontal e fechando o fecho da mochila. As três alternativas são agora ilustradas
na figura 14.
Figura 14: Design à mão de cada um dos conceitos para os espigões da mochila. Da esquerda para a direita: alternativas 1, 2 e 3.
As três opções para o design e funcionamento do espigão são agora comparadas, na tabela
11.
Tabela 11: Rastreamento de conceitos para o espigão para equilíbrio da mochila com rodas abertas.
Critérios de seleção Espigão em calha Espigão telescópico Espigão duplo
Custo de produção 0 - +
Facilidade de montagem 0 - +
Durabilidade 0 - +
Fiabilidade 0 - 0
Volume ocupado 0 0 -
Peso 0 0 +
Perceção de qualidade 0 0 0
Facilidade de utilização 0 - -
Estética 0 - 0
Equilíbrio em pé 0 - +
Soma das classificações (+) 0 0 5
Soma das classificações (0) 10 3 4
Soma das classificações (-) 0 7 2
Resultado líquido 0 -7 3
Classificação 2º lugar 3º lugar 1º lugar
Continuar? Sim Não Sim
Pela comparação dos 3 conceitos, observa-se que os conceitos de calha e espigão duplo se
encontram bem posicionados. Em contraste com estes encontra-se o conceito de espigão telescópico,
que será abandonado. Desta forma, os 2 conceitos bem posicionados (espigão duplo e calha) avançam
para a tabela de combinação de conceitos, juntamente com a opção de não incluir espigão na mochila
(para o caso de o conceito das rodas escolhido ser a saída nas costas).
1
2
3
41
A resolução deste subproblemas do espigão conclui assim os conceitos necessários para a
estrutura extensível. Ficam a faltar dois subproblemas relacionados com o tecido e com as dimensões
da mochila, que serão abordados mais à frente. Antes de partir para esses dois subproblemas, far-se-
á a combinação dos conceitos anteriormente desenvolvidos nos quatro subproblemas críticos, de
modo a poder ter uma solução final para o mecanismo extensível. Só então será possível abordar as
restantes questões, cujas respostas serão inevitavelmente condicionadas pelas decisões tomadas
neste passo.
Combinação de Conceitos
Os conceitos selecionados para a combinação que compõe o mecanismo extensível são:
• Corpo do mecanismo: tubular ou quadrado recortado;
• Travamento do mecanismo: por pino e mola;
• Sistema de rodas: saída nas costas, saída nas laterais, saída na base;
• Espigão: sem espigão, calha central, duplo.
Alguns dos conceitos desenvolvidos não encaixam bem entre si. Por exemplo, a solução de
não usar espigão resulta com o conceito de ter as rodas nas costas da mochila, mas não funciona para
qualquer um dos outros conceitos de rodas. Assim, embora em teoria hajam 18 combinações diferentes
(18 = 2 x 1 x 3 x 3), apenas 3 foram consideradas verdadeiramente pertinentes, como se observa na
tabela 12:
Tabela 12: Combinações dos conceitos desenvolvidos mais pertinentes para o produto.
Subproblemas
Recolha do tecido
ao fechar
mecanismo
Extensão do
mecanismo
extensível
Travamento nas
posições de
extensão/recolha
Rodas e o seu
funcionamento
Espigões
e o seu
funcionamento
Oscilação da
mochila em
caminhada
Co
nc
eit
os
TUBOS
QUADRADO
RECORTADO
PINO E MOLA
SAÍDA DAS
COSTAS DA
MOCHILA
SAÍDA DAS
LATERAIS DA
MOCHILA
SAÍDA DA
BASE DA
MOCHILA
SEM
ESPIGÃO
ESPIGÃO DE
CALHA
ESPIGÃO
DUPLO
A tabela 12 apresenta 3 combinações com objetivos distintos. São estas:
1. Combinação de conceitos “A”, linha pontilhada: combinação de maior
simplicidade e menor custo:
• Corpo do mecanismo: tubular;
42
• Travamento do mecanismo: por pino e mola;
• Sistema de rodas: saída nas costas;
• Espigão: sem espigão.
2. Combinação de conceitos “B”, linha a cheio: combinação de menor esforço para o
utilizador:
• Corpo do mecanismo: quadrado recortado;
• Travamento do mecanismo: por pino e mola;
• Sistema de rodas: saída nas laterais;
• Espigão: calha central.
3. Combinação de conceitos “C”, linha tracejada: combinação de maior conforto,
elegância e equilíbrio do trolley:
• Corpo do mecanismo: quadrado recortado;
• Travamento do mecanismo: por pino e mola;
• Sistema de rodas: saída na base;
• Espigão: duplo.
Após concluída a ponderação acerca de quais os conceitos a combinar, modelaram-se as 3
diferentes soluções no programa Solidworks.
Na primeira combinação, linha pontilhada (A), o mecanismo e os travões foram adaptados
de um trolley antigo com pega telescópica. Assim, apenas as medidas dos tubos tiveram de ser
alteradas de modo a ficarem com o tamanho ideal. As rodas foram adaptadas de um trolley de carga
“Wolfcraft TS600”. Estas rodas são estreitas e grandes em diâmetro. O facto de serem estreitas
representa uma clara vantagem, visto que tendo a mesma largura dos tubos podem ser arrumadas
entre eles, sem aumentar a espessura do mecanismo nas costas. Serem maiores em diâmetro é
também uma vantagem, visto que ao puxar a mochila em modo trolley fica mais fácil de subir degraus
sem bater com o corpo da mochila.
Seguidamente, apresenta-se a compilação das 3 imagens do mecanismo, referente aos 3
modos de utilização da mochila, na figura 15.
Figura 15: Resultado da combinação de conceitos A.
43
Relativamente às duas combinações restantes, ambas partilham a estrutura em quadrado
recortado, com travamento de pino e mola. Pelo que “apenas” as rodas e espigões terão conceitos
distintos.
Quadrado recortado:
Como mencionado anteriormente, a estrutura também precisará de calhas para que as chapas
internas não se desconectem da chapa de fora. Assim, de modo a evitar o uso de maquinaria CNC
para fabrico da estrutura, escolheu-se que as calhas fossem chapas retangulares ligadas às chapas
em “U”. Isto permite que toda a estrutura seja produzida por corte a laser ou jato de água, o que torna
a opção viável em termos de custos.
Apresenta-se agora na figura 16 a estrutura de quadrado recortado a usar nas combinações de
conceitos B e C.
Travamento da estrutura:
De modo a travar a estrutura recorrendo ao sistema de pino e mola, há que em primeiro lugar identificar
as zonas a travar no mecanismo, representadas na figura 17:
Figura 16: Estrutura do “quadrado recortado”.
44
Através dos grupos de travão A, B e C, é assim possível manter a estrutura travada no modo
escolhido pelo utilizador. Os travões A, serão responsáveis por manter o mecanismo aberto. Os travões
B, serão responsáveis por manter o mecanismo tanto aberto como fechado. Finalmente, o grupo de
travões C, será responsável por manter o mecanismo fechado. A solução desenvolvida é mostrada
agora, para cada travão, através das figuras 18-20.
Figura 18: Solução para a zona de travamento A. À esquerda: travão acionado. À direita, travão recolhido.
Figura 19: Solução para a zona de travamento B. À esquerda: travão acionado. À direita, travão recolhido.
Figura 17: Zonas a aplicar travões na estrutura extensível.
45
Figura 20: Solução para a zona de travamento C. À esquerda: travão acionado. À direita, travão recolhido.
Para não sobrecarregar o documento de imagens, apresentaram-se apenas os travões para
um dos lados do mecanismo. Assim, cada um deles terá um “par”, que é como que um “espelho” do
outro travão, instalado no lado oposto da estrutura. As molas utilizadas serão molas de compressão
comuns, que não se encontram desenhadas nas figuras. De seguida apresenta-se a estrutura recolhida
e aberta, com os travões já montados e operacionais, na figura 21.
Figura 21: Estrutura extensível com o travamento montado. Neste mecanismo, o único grupo de travões atuado pelo utilizador será o grupo B, que detém
a possibilidade de tanto estender como recolher o mesmo. A ideia será que as duas molas dos travões
46
B, sejam atuadas por dois cabos de aço, unidos na base da mochila. Assim, para que o utilizador
estenda ou recolha o mecanismo, apenas necessitará de puxar uma argola que une ambos os cabos.
Desenhado o mecanismo do quadrado recortado e o seu travamento, os conceitos B e C ficam
parcialmente resolvidos, faltando ainda a combinação de conceitos das rodas e espigão de cada um
deles.
Seguindo pelo o caminho da segunda combinação, linha cheia (B), após os conceitos do
mecanismo e travões estarem completamente desenvolvidos e combinados, segue-se para o passo
seguinte: rodas de saída lateral.
Este conceito envolve uma calha a sair a 45º da base da mochila, montada no mecanismo
extensível. Nesta calha encontram-se ranhuras na posição de abertura e de recolha das rodas, para
que o sistema de pino e mola embutido no eixo da roda, a bloqueie nas posições pertinentes. Para
abrir ou recolher cada uma das rodas, tudo o que o utilizador tem de fazer é carregar no botão central
do eixo da roda, deslizando-a para a posição pretendida. Apresenta-se a solução agora, na figura 22.
Finalmente, desenhou-se o conceito da calha também no programa Solidworks, juntamente
com uma base para montar o mecanismo extensível. As rodas foram desenvolvidas previamente para
que se soubesse a altura exata que o espigão necessitaria. A base foi desenhada com o critério de se
Figura 22: Solução de saída lateral das rodas, com deslizamento em calha. Da esquerda para a direita, começando em cima: 1 – Roda recolhida; 2 – Roda em troca de modo de
utilização; 3 – Roda em utilização; 4 – Vista em corte do mecanismo da roda.
1 2
3 4
47
adaptar ao espigão, e a todos os outros elementos do mecanismo extensível. Apresenta-se agora a
solução encontrada, na figura 23.
Figura 23: Solução de espigão com deslizamento em calha. À esquerda: espigão recolhido. À direita: espigão em utilização.
Assim, a combinação de conceitos B resultante é agora apresentada, na figura 24:
Figura 24: Resultado da combinação de conceitos B.
Por fim, segue-se para a combinação de conceitos C, mais concretamente, para o seu sistema
de rodas e espigão e a sua conciliação com o mecanismo extensível.
Começou-se por pensar no tipo de roda a desenvolver. Esta roda pode ser mais pequena em
diâmetro que as soluções anteriores, visto que vai para trás e levanta a base da mochila face ao chão
(ou seja, com esta posição de roda acionada, mesmo sendo roda pequena, o trolley não bate em
passeios ao subir). Além do mais, sendo guardadas as rodas na base, estas querem-se pequenas para
que não “roubem” muito espaço do compartimento principal da mochila. Neste caso o travamento das
rodas na posição de abertura ou recolha não pode ser montado no interior da roda. O travamento para
este caso terá de ser efetuado ao nível do “garfo” que segura a roda. Assim, se ambas as rodas
partilharem o mesmo eixo que passa no topo dos garfos, será possível fazer um único travamento para
ambas as rodas. Um eixo comum também é benéfico no sentido em que abrindo ou recolhendo uma
das rodas, o seu par faz o mesmo movimento, dando “metade do trabalho” ao utilizador.
48
Posto isto começou-se por desenhar as rodas com o seu garfo, adaptadas numa base que se
foi desenvolvendo ao mesmo tempo.
As rodas foram desenhadas de modo a serem “ocas” por dentro, juntamente com a base
recortada de lado nos compartimentos das rodas, para que facilmente se coloque o dedo dentro da
jante e se puxe as rodas para fora. O travamento das mesmas acabou por ser aplicado no seu eixo
comum, funcionando também ele por pino e mola.
Em último lugar, adaptou-se a base à solução do espigão duplo, fazendo encaixes à frente
para que os espigões rodem para fora, na parte da frente da mochila. Como mencionado
anteriormente, ambos os espigões têm molas de torção nos eixos onde rodam, que estão
constantemente a tentar rodar os espigões para fora. Para o espigão ficar recolhido, criou-se uma
pequena lomba nas paredes internas dos compartimentos das rodas, de modo a que este suba a lomba
e fique preso no compartimento, já que a mola terá menos força que a necessária para passar essa
lomba. Um outro pormenor desenhado no espigão é uma pequena “patilha”, empurrada pelas rodas
na abertura das mesmas, forçando o espigão a passar a lomba de novo. A partir daqui o espigão segue
para a posição de abertura mais uma vez, pois ultrapassada essa barreira, já é possível para a mola
rodá-lo. Eis o resultado, na figura 25.
Figura 25: Soluções para as rodas, base e espigões da combinação de conceitos C. À esquerda: rodas e espigões recolhidos. À direita: rodas e espigões em utilização.
Apresenta-se também o método de travamento das rodas, aplicado no veio das mesmas. Na
figura anterior, não é possível ver o eixo que liga as rodas e o seu travamento. Este travamento consiste
numa calha por baixo da base (apresentada na figura 23 a transparente), uma chapa (pino) que corre
na calha (apresentada na mesma figura, mas a amarelo) e duas peças desenhadas a azul, que podem
ou não prender o veio em posição, conforme a posição da chapa amarela. A chapa amarela tem uma
mola que a empurra no sentido das costas da mochila. A deslocação da chapa neste sentido trava o
eixo e, por consequência, a posição das rodas. Para destravar é apenas necessário empurrar a chapa
amarela da mochila para dentro, dando espaço ao veio para rodar e permitindo assim a recolha das
rodas para a base. Este travamento é agora mostrado em pormenor, na figura 26.
49
Figura 26: em cima: 1 - travamento das rodas aplicado no veio. À esquerda: 2 - chapa amarela empurrada pelo utilizador e travão recolhido; À direita: 3 - travão em
utilização
Apresenta-se de seguida o resultado da combinação de conceitos C, com todos os 4
subproblemas resolvidos, na figura 27:
Figura 27: Resultado da combinação de conceitos C.
1
2 3
50
Feitas as três combinações de conceitos, resta avaliá-los uma última vez, tendo por base os
critérios de seleção, mas, desta vez, entrando também com o peso de cada critério. Para tal, recorrer-
se-á ao método de concept scoring, ou seja, dar-se-á pontuação a cada um dos três conceitos, vendo
qual deles atinge a pontuação mais alta. Idealmente, esse será o conceito final do mecanismo a montar
na mochila. Ulrich e Eppinger recomendam uma escala de 1 a 5 pontos, como se mostra na tabela 13.
Tabela 13: Performance relativa de cada conceito e sua classificação.
Performance relativa Classificação
Muito pior que a referência 1
Pior que a referência 2
Semelhante à referência 3
Melhor que a referência 4
Muito melhor que a referência 5
O método de concept scoring pode envolver apenas um conceito de referência. No entanto,
nem sempre isto é apropriado. A menos que por mera coincidência o conceito de referência seja
mediano em todos os critérios de seleção, o uso do mesmo conceito como referência em todos os
critérios, levará à “compressão” da escala de classificação para alguns desses critérios (1). Assim,
usaram-se neste caso duas combinações de conceitos (B maioritariamente e C), como referência.
Desta forma, foram compiladas na tabela 14 as três combinações de conceitos finais, para
avaliação da sua performance.
Tabela 14: Avaliação das combinações de conceitos finais desenvolvidos para o problema da extensibilidade da mochila.
Combinação A Combinação B Combinação C
Critérios de seleção
Peso Pontos Pontuação ponderada
Pontos Pontuação ponderada
Pontos Pontuação ponderada
Facilidade de uso
20% 4 0.8 5 1 3 0.6
Facilidade de produção
20% 5 1 3 0.6 3 0.6
Equilíbrio de base da mochila
5% 2 0.1 3 0.15 5 0.25
Estética 15% 2 0.3 3 0.45 4 0.6
Peso 15% 4 0.6 3 0.45 3 0.45
Conforto 25% 2 0.5 3 0.75 4 1
Pontuação total 3.3 3.4 3.5
Classificação 3º 2º 1º
Continuar? Não Não Desenvolver
Começando pela facilidade de uso, esta representa o único critério em que a combinação de
conceitos B não serve como referência. Isto porque a facilidade de operação desta combinação é a
mais forte das três alternativas. As rodas são apenas deslizadas para fora das laterais e o espigão
51
apenas precisa de um pequeno fecho zip na base da mochila para sair. A combinação A acaba por ser
mais fácil que o C, uma vez que não tem espigão e tem as rodas colocadas atrás na mochila, não
sendo necessário levantá-la do chão para puxar as rodas para fora.
Quanto à facilidade de produção, a única coisa que realmente difere nas três combinações é
a estrutura extensível. Sendo tubular já existe na indústria e pode-se adaptar, o que representa a
situação claramente mais fácil. Sendo em quadrado recortado pode ser feito a laser ou corte de jato
de água para reduzir custos.
O equilíbrio da base da mochila é bem diferente em todas as alternativas. A alternativa A não
tem qualquer base rígida, sendo que esta fica exposta a situações de desequilíbrio quando a carga
transportada não faz a base da mochila “lisa”. A alternativa B tem uma base rígida com 3 pontos de
apoio no chão, arranjados sob a forma de triângulo, pelo que mantém a mochila em pé quando
estendida. A opção C tem base rígida com 4 pontos de apoio, formando um retângulo, pelo que é a
opção que dá mais estabilidade à base da mochila.
A estética é um critério de seleção muito mais subjetivo. Para mais, a estética aqui mencionada
não se refere à estética do mecanismo extensível em si, mas ao condicionamento que vai provocar no
design de toda a mochila. Com as rodas a sair atrás, a mochila fica com uma secção “à mostra” do
mecanismo quando abertas, o que torna esta solução pouco estética. A opção B obriga a um design
largo na base da mochila por causa das rodas laterais. A opção C tem rodas e espigão a sair na base,
pelo que dá muito mais liberdade ao designer para criar a forma da mochila.
O peso tendo como referência a opção B será sensivelmente o mesmo na opção C, sendo
mais baixo na opção A, já que os tubos pesam menos que as placas, ainda que a diferença não seja
acentuada.
Por fim, o conforto da mochila. Este pode ser influenciado por diversos fatores como a forma
do corpo da mochila, a posição das alças, ou espessura almofadada das costas da mochila. No
entanto, este também será influenciado por todo o mecanismo extensível. A solução dos tubos está a
uma altura relativa às costas da mochila um pouco elevada, ficando desconfortável para o utilizador se
dobrar para a frente. As soluções B e C são iguais na estrutura, mas uma delas acaba por ser mais
confortável devido ter as rodas na base, longe dos pontos de apoio da mochila no utilizador, quando
carregada às costas.
Por todos estes motivos, feito o somatório da pontuação, dá-se a vitória à combinação de
conceitos C para o mecanismo extensível, pelo que este será o mecanismo ao qual os restantes
subproblemas se terão de adaptar.
5º Subproblema: Recolha automática do tecido ao recolher o mecanismo extensível
Ao trocar de modo de utilização da mochila, de mochila grande para mochila standard, o tecido
de toda a parte extensível da mochila tem de ir para algum lado. Idealmente, ao fazer esta troca de
modo de utilização, o tecido recolher-se-ia para dentro da mochila. Na realidade, o tecido é bastante
imprevisível, pelo que umas vezes vai para dentro e outras vai para fora. Por este motivo, terá de haver
alguma solução, que leve o tecido a dobrar sempre para dentro, quando o mecanismo extensível é
recolhido. Assim, pensaram-se nas seguintes alternativas, para responder a este subproblema:
52
• Cintas elásticas cosidas no tecido;
• Placas rígidas no enchimento do tecido;
• Atacador para “estrangular” o tecido;
• Costuras para “viciar” o tecido.
Estas alternativas são agora ilustradas, na figura 28.
Figura 28: Alternativas encontradas para o conceito da recolha automática do tecido. Da esquerda para a direita, em cima: 1 – Banda elástica; 2 – Placas semirrígidas de PVC;
Da esquerda para a direita, em baixo: 3 – Aperto por atilho; 4 e 5 – Costuras para “viciar” o tecido;
Começando por analisar a banda elástica, esta ajuda a recolher o tecido no sentido interior da
mochila. A ideia seria coser bandas destas no tecido da mochila, por dentro. No entanto, tem um grave
problema. A banda está sempre a exercer tensão no tecido quando esticado pelo que acaba por
engelhar o tecido mesmo quando se quer um tecido esticado no caso da extensão do mecanismo. Este
problema não é grave nas costas da mochila, visto que aqui o tecido se encontra bem restringido pelo
mecanismo. No entanto, na parte da frente da mochila este efeito das bandas elásticas seria notado já
que o tecido só por si não conseguiria “lutar” contra as bandas elásticas quando a mochila está aberta.
Bandas elásticas com força reduzida também não funcionam, pois embora não engelhassem o tecido,
também não teriam força suficiente para depois recolhê-lo.
A solução pensada com placas semirrígidas pretende dar forma ao tecido, para que este se
comporte mais previsivelmente. Esta solução acaba por ser mais fácil de expor, através da figura 29.
Figura 29: Placa semirrígida com um corte parcial na sua secção.
1 2
3 4 5
53
A placa aqui apresentada só consegue dobrar numa das direções, como mostrado na figura.
Ao dobrar na direção representada por uma cruz, as “paredes da secção de corte” colidem, não
permitindo que o movimento da placa e do tecido progridam.
A terceira opção, envolve fazer um curso no interior do tecido da mochila para um atilho de
algodão, que poderá ser puxado pelo utilizador na altura de recolher o mecanismo da mochila. Esta
opção, no entanto, não tem o “automatismo” das outras e dá uma sensação de um “produto barato”.
A quarta opção é fazer costuras no tecido que representem “vincos permanentes” para que o
tecido dobre sempre no mesmo sítio. No entanto, embora com as costuras dê para fazer o tecido
dobrar sempre nessas linhas, não é garantida a direção que este toma ao dobrar. Para contabilizar
melhor os pontos fortes e fracos de cada opção, recorreu-se mais uma vez ao método de rastreamento
de conceitos (concept screening), apresentado na tabela 15.
Tabela 15: Rastreamento de conceito para a ajuda na recolha de tecido.
Critérios de seleção
Bandas elásticas cosidas
no tecido
Placas rígidas no
enchimento do tecido
Atilho para “estrangular”
o tecido
Costuras para
“viciar” o tecido
Facilidade de montagem + 0 - +
Durabilidade - 0 - +
Fiabilidade + 0 + 0
Volume ocupado + 0 + +
Perceção de qualidade - 0 - +
Facilidade de utilização 0 0 - 0
Estética - 0 - 0
Soma das classificações (+) 3 0 2 4
Soma das classificações (0) 1 7 0 3
Soma das classificações (-) 3 0 5 0
Resultado líquido 0 0 -3 4
Classificação 2º 2º 3º 1º
Continuar? Sim Combinar Não Combinar
Uma vez que os conceitos de placas rígidas e de costuras resolvem parcialmente o problema,
decidiu-se combiná-los, em ordem a tentar resolver o problema na sua totalidade. Esta solução será
adotada para a parte da frente da mochila e para as laterais. Nas costas, não será possível utilizar esta
solução, visto não haveria espaço para as placas recolherem pois bateriam no mecanismo ao fazê-lo.
A solução para o tecido das costas será o conceito da banda elástica, uma vez que, como
explicado anteriormente, o mecanismo mantém o tecido da parte extensível das costas esticado.
Por último, a solução do atilho será abandonada, visto que se encontraram soluções que
preenchem melhor os objetivos para o produto.
54
6º Subproblema: Oscilação da mochila em caminhada
O sexto e último subproblema, foi descoberto já na fase de testes de um dos protótipos
desenvolvidos.
Ao caminhar com a mochila em modo estendido colocada às costas, esta baloiça “para trás e
para a frente”, tornando a caminhada desconfortável.
Estando o protótipo já em fase de testes, procedeu-se à geração e seleção de conceitos de
forma diferente. Aqui as soluções pensadas foram imediatamente testadas à medida que iam surgindo.
A razão para esta abordagem diferente deve-se ao facto de ser bastante rápida e conclusiva, uma vez
que feita a mudança no protótipo, se podia testar o resultado logo de seguida.
No entanto, antes de começar a formular soluções, pensou-se no motivo para a mochila
baloiçar com a caminhada. Após alguns testes, verificou-se que a oscilação da mochila diminuía com
o aumento de carga no seu interior. Verificou-se também que o problema se encontrava no facto da
mochila se apoiar nas nádegas do utilizador, pelo que ao andar oscilava com o movimento do mesmo.
Concluiu-se que o problema poderia ser atenuado se a mochila se apoiasse numa zona baixa das
costas do utilizador.
Com o motivo finalmente adereçado, experimentou-se colocar algo almofadado entre as
costas do utilizador e a mochila, de modo a criar um apoio lombar para a mesma.
Com o apoio da espuma EVA na lombar, o problema foi severamente atenuado ao caminhar
com a mochila. Percebeu-se que uma almofada de apoio lombar seria claramente eficaz na resolução,
mas não a cem por cento. Ao andar, ainda havia algum oscilar da mochila. Neste caso, não pelo apoio
da mochila no corpo do utilizador, mas sim pelas dimensões da mochila estendida. Para ajudar à
resolução do problema, pensou-se em acrescentar à mochila alças de cintura, como as existentes em
mochilas de campismo.
Após o uso da espuma de apoio lombar e das alças de cintura, a mochila parou de oscilar em
caminhada, sendo que ambas as soluções foram adaptadas e este problema ficou resolvido.
4 – Prototipagem
Neste capítulo serão apresentados alguns dos protótipos desenvolvidos ao longo do processo
de desenvolvimento de produto. No entanto, a definição de protótipo diverge bastante conforme a área
de estudo em que a palavra é empregue, ou mesmo de acordo com diferentes autores em áreas iguais.
Assim, antes de abordar a prototipagem desenvolvida neste trabalho, será adotada uma definição para
este termo.
4.1 – Definição de protótipo, classificações de protótipos e as suas finalidades
Definição de protótipo
No contexto do desenvolvimento de novos produtos e desenvolvimento de software, existe
uma série de definições e essas definições diferem, sobretudo, na consideração de modelos não-
físicos como protótipos ou não (22). Há autores como Beaudouin-Lafon e Mackay que são bastante
55
rígidos na sua definição, apenas considerando um protótipo como algo físico ou tangível: “Nós
definimos um protótipo como uma representação concreta de uma parte ou um todo de um sistema
interativo. Um protótipo é um artefacto tangível, não uma descrição abstrata que requer interpretação”
(23).
No entanto, há também autores que alargam esta definição para mais do que o modelo físico.
Ulrich e Eppinger são um caso claro disso mesmo, uma vez que apresentam como sua definição de
protótipo mais do que apenas objetos físicos. Na sua ótica um protótipo é definido como “uma
aproximação do produto ao longo de uma ou mais dimensões de interesse” (1).
Assim, a sua definição abrange modelos não físicos e físicos e inclui ainda esboços, modelos
matemáticos, simulações, componentes de teste e versões de pré-produção totalmente funcionais do
produto.
Nesta dissertação a definição adotada será mais uma vez a definição de Ulrich e Eppinger.
Deste modo, não só a definição de protótipo será adotada, mas também as diferentes classificações e
finalidades de cada.
Classificação dos protótipos
Os protótipos podem ser classificados convenientemente ao longo de duas dimensões. A
primeira dimensão é o grau físico do protótipo. Quanto maior for este grau, mais físico é o protótipo.
Quanto menor for este grau, mais analítico será, por oposição. A segunda dimensão refere-se ao grau
de compreensão do protótipo. Quanto maior for este grau, mais compreensivo será o protótipo. Quanto
menor for o grau, mais focado será.
Desta forma, sendo os protótipos classificados sobre duas dimensões, a sua classificação
pertencerá a um de quatro quadrantes, como se mostra na figura 30.
Figura 30: Quadrantes pelos quais se pode dividir a classificação de um protótipo (1).
Finalidade dos protótipos
No âmbito do desenvolvimento de produto, protótipos podem ser usados para quatro
propósitos diferentes:
• Aprendizagem: estes protótipos costumam ser usados para responder a dois tipos de
perguntas: "funcionarão?" e "quão bem atendem às necessidades do cliente?".
Quando usados para responder a tais perguntas, os protótipos servem, então, como
ferramentas de aprendizagem (1);
• Comunicação: protótipos com esta finalidade destinam-se a enriquecer a comunicação
com a gestão de topo, vendedores, parceiros, restantes elementos da equipa, clientes
e investidores. Isto é particularmente verdade quando consideramos protótipos do tipo
56
físico. Uma representação visual e táctil the um produto será sempre muito mais fácil
de entender que uma descrição oral ou mesmo um desenho do mesmo (1);
• Integração: estes protótipos são utilizados de forma a assegurar que os componentes
e subsistemas dos componentes funcionaram, de facto, como esperado ao
trabalharem juntos. Protótipos físicos compreensivos são os mais eficazes como
ferramentas de integração em projetos de desenvolvimento de produto, já que
requerem a montagem e interconexão física de todos os componentes e subconjuntos
que compõem o produto. Assim, este protótipo força a coordenação entre os diferentes
membros da equipa de desenvolvimento de produto. No evento da combinação de
qualquer um dos componentes do produto interferir com a função geral do mesmo, o
problema poderá ser detetado através da integração física no protótipo compreensivo
(1);
• Milestones: particularmente em estágios mais tardios do desenvolvimento de produto,
os protótipos são usados para demonstrar que o produto atingiu um desejado nível de
funcionalidade. Os protótipos de milestone providenciam metas tangíveis,
demonstrando progressos, servindo também para fazer cumprir o cronograma. A
gestão Sénior (e por vezes o cliente) frequentemente requer um protótipo que
demonstre certas funções antes de permitir que o projeto prossiga (1).
4.2 – Vantagens de protótipos do tipo físico na redução de custos e tecnologias de
prototipagem física usadas
Como abordado anteriormente, através de um protótipo físico compreensivo é possível reduzir
custos, detetando falhas na conceção antes de partir para a produção. Esta deteção torna-se ainda
mais importante a nível de custos, num produto com peças plásticas de injeção. De seguida, apresenta-
se a figura 31, ilustrando os papéis do risco e da iteração, no desenvolvimento de produto.
Figura 31: Processo convencional (em cima), vs. Processo com prototipagem (em baixo) (1).
57
A redução do risco de iteração de 30% para 5% é de extrema importância na redução dos
custos, especialmente num produto como o que está a ser desenvolvido nesta dissertação, que contém
24 componentes diferentes fabricados por injeção.
Tecnologias de prototipagem física utilizadas
Para prototipar os modelos de componentes plásticos utilizados em cada conceito, utilizou-se
a tecnologia de modelagem por deposição fundida (FDM – Fused Deposition Modeling). Esta
tecnologia foi introduzida no mercado pela empresa Stratasys, em 1991 (24). Esta tecnologia era
bastante dispendiosa na altura em que foi introduzida, ficando as máquinas em preços nas dezenas
de milhares de euros. No entanto, após as patentes cessarem ao fim de vinte anos, novas empresas
nasceram para se dedicarem a este processo de impressão por extrusão de filamento de plástico,
sendo que hoje em dia a competitividade do mercado é feroz, existindo já impressoras de filamento 3D
por menos de 500€. Assim, sendo que o preço do quilograma de filamento 3D se situa nos 20 a 40€,
esta técnica de prototipagem permite variadas iterações no design componente a um custo marginal,
quando comparado a uma peça de plástico injetada.
4.3 – Prototipagem realizada ao longo do desenvolvimento
Ao longo do desenvolvimento de produto fizeram-se protótipos do tipo físico (focado e
compreensivo), bem como do tipo analítico focado. O tipo analítico compreensivo é muitas vezes
impossível de fazer e, neste caso de desenvolvimento, também não seria fácil de executar. Isto porque
isso implicaria uma simulação do comportamento do tecido ao dobrar nas operações de extensão e
recolha do mecanismo extensível. Esta abordagem não é prática e levaria muito tempo para ser
modelada. Nestes casos, é recomendável que se parta logo para um protótipo físico. Apresenta-se
agora na figura 32, a prototipagem realizada ao longo do desenvolvimento da mochila multifuncional.
Figura 32: Diferentes tipos de prototipagens ao longo do desenvolvimento do produto.
58
De seguida, apresentam-se de alguns destes protótipos e as conclusões tiradas de cada um deles.
4.3.1 – Protótipo físico compreensivo da estrutura tubular em mochila Asus adaptada
Para aprender mais sobre o produto no seu processo de desenvolvimento e antecipar
problemas, decidiu-se fazer um protótipo físico da mochila multifuncional. Aproveitou-se uma pega de
um trolley antigo, pois já trazia a estrutura tubular telescópica, com o sistema de travamento de pino e
mola montado. Os tubos telescópicos foram cortados para terem as dimensões corretas. A mochila
Asus foi cortada na base, costurando um acrescento em tecido e um zip para abrir a base. De seguida
montou-se o mecanismo extensível na mochila, fazendo alguns testes com a mesma. Na figura 33,
observa-se a mochila modificada e o mecanismo no seu interior.
Figura 33: Protótipo inicial de aprendizagem, com mecanismo tubular.
Como referido anteriormente, foi logo através deste protótipo que se descobriu o 6º
subproblema, da oscilação da mochila em caminhada.
4.3.2 – Prototipagem analítica focada: análise de elementos finitos da estrutura de placas em
quadrado recortado
Após escolhida a combinação de conceitos C, elaborou-se um estudo computacional de
elementos finitos, de modo a perceber se a estrutura aguentaria um peso de 30kg, em modo trolley.
Para efeitos de simplificação da análise, apenas se considerou a estrutura extensível. O material
escolhido para este protótipo analítico foi o alumínio 6061 - T6. Outra alternativa seria o alumínio 7075
- T6, mas o fator preço foi importante na decisão.
Assim, modelou-se a estrutura extensível e procedeu-se à construção da malha de elementos
finitos. Para simular a carga na estrutura, aplicou-se uma força de 300N na secção central da mesma,
imaginando o cenário em que, “logo por azar”, os 30 kg carregados pelo utilizador se encontram a meio
da estrutura da mochila estendida, como se mostra na figura 34.
59
Figura 34: Resultados das tensões na estrutura extensível pela análise de elementos finitos.
Estes resultados indicam que a estrutura deforma apenas no domínio elástico, o que é de
extrema importância, para que não hajam empenos com a utilização do trolley para cargas elevadas.
A zona a vermelho, com 286,4Mpa de tensão está, no entanto, acima da tensão limite de cedência
deste aço, avaliada em 270Mpa. Embora não atinja a tensão de rotura de 310Mpa, fica acima da tensão
limite de cedência e isso é prejudicial ao mecanismo. Através do refinamento da malha foi possível de
concluir que esta zona se restringe a um só nó, na transição de um “fillet” para uma zona lisa. Esta
descontinuidade faz os valores dispararem localmente, mas não se acredita que tenha influência na
realidade.
Aguentando a estrutura esta carga de 300N numericamente, avançou-se para a construção
de um protótipo físico compreensivo da mochila.
4.3.3 – Protótipo físico focado da estrutura extensível
Para ligar as “chapas-calha” à estrutura em quadrado recortando, há que saber qual o material
a usar, para que o método possa ser escolhido. Uma vez que a estrutura terá de ser resistente para
aguentar o peso em modo trolley e leve ao mesmo tempo, surgem 2 materiais no topo da lista. Em
primeiro lugar, um compósito de matriz polimérica reforçada por fibra de carbono. Em segundo lugar,
alumínio. Enquanto o primeiro é excelente na relação peso-resistência mecânica, o segundo apresenta
um melhor compromisso a nível de custos de produção, mas um peso superior. Uma vez que o
mecanismo em alumínio fica a custar menos de um quarto do que em fibra de carbono, escolheu-se o
alumínio como o material a usar para esta estrutura.
60
A escolha para ligar os componentes de alumínio não é óbvia, já que é um material complicado
e caro de soldar. Parafusos estão fora de questão pois quer-se uma solução permanente e os rebites
acabam por ganhar folga com o tempo. Existe, no entanto, uma técnica mais recente, que envolve a
deformação plástica de chapas, de modo a fazer ligações sem recurso a qualquer material de adição.
O processo dá-se pelo nome de “clinching”, sendo as ferramentas desenvolvidas pela empresa alemã
TOX® pressotechnik. A chapa de cima é deformada juntamente com a anterior, através do golpe de
um punção. Na base da chapa de baixo fica a matriz, que dá a forma à ligação. A técnica já é utilizada
hoje em dia em grandes marcas alemãs como a Porsche, BMW, Mercedes ou a Audi, na construção
da carroçaria dos seus veículos automóveis. Apresentam-se agora dois esquemas de imagens,
explicativos da técnica (figuras 35 e 36):
Uma vez que o processo é normalmente utilizado para união de duas chapas e o caso da
estrutura requer ligação de três chapas, fizeram-se diversos testes e tentativas, chegando à conclusão
que apenas uma hipótese seria válida: TOX vario-point. O método de união TOX vario-point é bastante
Figura 35: Funcionamento do processo de clinching com round-point, da TOX® pressotechnik.
Figura 36: Fases do processo TOX®. Da esquerda para a direita:
Fase 1 da formação da união TOX® – Penetração;
Fase 2 – Formação de encravamento da chapa do lado do punção;
Em baixo: União TOX® completa.
61
semelhante ao método round-point. Para ultrapassar a dificuldade de deformação das três chapas, a
chapa inferior é previamente furada, de modo a que apenas as chapas superiores são puncionadas,
deformando as mesmas dentro do furo feito na chapa inferior.
O mecanismo tem um “U” exterior, com 2.5 mm de espessura. No entanto, para que a “chapa
em U” interna não ofereça resistência ao deslocar-se dentro da “chapa em U” exterior, este foi fabricado
com 2.2 mm de espessura. As chapas que funcionarão como calha terão 2.5mm de espessura
também. Para boa compreensão do leitor, apresenta-se agora a figura 37, representativa das “chapas
em U” interna e externa, bem como das chapas-calha que terão de ser montadas.
Figura 37: À esquerda: “U” exterior com as chapas-calha; À direita: “U” interior com as chapas-calha.
O resultado do teste para a união das chapas é apresentado de seguida, na figura 38.
Figura 38: Ensaio bem-sucedido da união de chapas. À esquerda, “U” exterior;
À direita, “U” interior.
Este resultado indica que é possível fazer a união das chapas do mecanismo com a técnica
de clinching, o que resolve a questão da união de chapas.
4.3.4 – Protótipo físico compreensivo da mochila com a combinação de conceitos C
Para garantir que todos os sistemas funcionariam como esperado ao interagirem em conjunto
na mochila, construiu-se um protótipo físico compreensivo da mala, funcionando este como uma
ferramenta de integração das várias partes da mochila. Este protótipo mais uma vez revelou falhas de
design. Estas falhas foram sendo colmatadas com novas iterações nos CAD 3D dos componentes
prototipados e nova impressão dos mesmos.
62
Uma vez que se pretendia testar mais do que apenas a funcionalidade do mecanismo e do
tecido na mochila, este protótipo foi feito já a contar com outros aspetos da mochila. Estes aspetos
dizem respeito a outras características a considerar para a mochila, como as bolsas para o pc, tablet,
bolsas de arrumação individual, zips, entre outras. Assim, muitas das features incluídas vêm da tabela
6, que analisa outras mochilas/malas bem-sucedidas no mercado e capta quais as características
comuns entre elas em termos de conveniência/arrumação. O protótipo construído é agora
apresentado, através das figuras 39 e 40.
Figura 39: Protótipo da mochila multifuncional. Modo recolhido: 1 e 2. Modo estendido: 3 e 4.
Figura 40: Mecanismo da combinação de conceitos C usado no protótipo físico compreensivo da mochila apresentada na figura 39.
1 2 3 4
63
5 – Análise de custos
Nesta secção são abordados os custos de produção da mochila e, consequentemente, a sua
viabilidade económica. Para uma boa melhor organização da secção de custos, dividem-se os
componentes da mochila em duas categorias diferentes:
a. Componentes customizados (estrutura extensível – placas de alumínio; corpo da
mochila em si – tecidos, espuma; peças de plástico desenhadas na geração conceito
– travões, base, espigões);
b. Componentes “de compra” (molas, rebites, cabos de aço, anilhas, veios, parafusos,
entre outras).
No entanto, para fazer uma análise dos custos de produção para a mochila, há que ter também
uma estimativa do seu volume de produção. A empresa estima que as vendas da mochila sejam de
1000 unidades anuais e que o produto tenha um ciclo de vida de três anos. Esta estimativa é, contudo,
altamente incerta e carece de mais fundamento. Assim, uma vez que a Inpack pretende lançar a
mochila através de uma campanha de crowdfunding, mediante as pré-vendas obtidas, será possível
fazer uma estimativa mais fundamentada do volume de produção anual para a mochila.
A confirmarem-se as expectativas iniciais de 1000 unidades anuais, moldes convencionais
para as peças customizadas trarão um custo incomportável, devido ao elevado valor amortizado em
cada peça. Assim, terão de ser identificadas alternativas que se ajustem a um volume de produção
reduzido. Porém, caso a expectativa de vendas da empresa venha a ser superada, faz-se um breve
estudo, de modo a identificar o ponto de viragem no volume de produção, no qual outras alternativas
serão mais rentáveis.
5.1 – Custo máximo de produção da mochila e estratégia para a montagem
Comparando os preços apresentados pela concorrência e considerando fatores como a
distribuição, margem de lucro, entre outras, decidiu-se que, produzindo a mochila, esta terá de
comportar um custo máximo de 84€ para a Inpack.
A Inpack forneceu também o custo dos componentes “de compra” da mochila, bem como do
corpo da mochila e da estrutura extensível de alumínio. Estes custos são apresentados de seguida, na
tabela 16.
Todos os preços dos componentes apresentados, vêm de cotações obtidas pela Inpack. A
Inpack pretende fazer a montagem, mas os componentes apresentados serão feitos por outras
empresas. Sabendo o custo destes componentes, restou saber qual o custo das peças plásticas
originais a produzir, bem como o custo para montar o produto no final.
64
Tabela 16: Custos dos componentes da mochila com exceção às peças plásticas originais de plástico, antes da montagem.
Componente Custo unid. Contagem Custo p/ mochila
Corpo da mochila, bolsas, fechos zip 20.00 € 1 20.00 €
Estrutura extensível
Chapas de alumínio 19.50 € 1 19.50 €
Processo TOX 2.00 € 1 2.00 €
Rodas Roda com rolamento 1.50 € 4 6.00 €
Cabos
Cabo c/ cabeça 4x4, d1, L40 0.06 € 2 0.12 €
Guia dext4; dint1,5; L40 0.20 € 2 0.40 €
Serra Cabo 0.40 € 2 0.80 €
Molas Simples d5L10 0.10 € 8 0.80 €
Torção d8L7 0.20 € 3 0.60 €
Ele
me
nto
s d
e lig
açã
o
Rebite d4L20.5 0.05 € 8 0.40 €
Rebite d4L18 0.05 € 2 0.10 €
Rebite d4L24.3 0.05 € 4 0.20 €
Rebite d4L17 0.05 € 4 0.20 €
Rebite d4L13.7 0.05 € 4 0.20 €
Rebite d4L29 0.05 € 4 0.20 €
Rebite d4L34 0.05 € 2 0.10 €
Rebite d4L32 0.05 € 2 0.10 €
Rebite de Tecido d6L10 0.06 € 8 0.48 €
Parafuso M4x18 0.05 € 2 0.10 €
Porca aperto M4 0.05 € 2 0.10 €
Placa 200x100x2 0.20 € 1 0.20 €
Eixo d4L120 0.20 € 1 0.20 €
Anilha Fixação Veio d4 0.05 € 1 0.05 €
Anilha Aperto Roda d18 0.05 € 2 0.10 €
Custo dos componentes da mochila antes da montagem 52.95 €
Montagem do mecanismo
A Inpack pretende fazer a montagem do mecanismo nas suas instalações. Para tal, pretende-
se contratar um funcionário em regime de trabalho temporário para fazer a montagem das 1000
mochilas anuais. Cada mochila é estimada que seja montada em 20 minutos. Assim, considerando
oito horas de trabalho diárias e uma média de 21 dias úteis por mês, serão precisos 2 meses de
contrato (visto que 1000 mochilas a 20 minutos cada, levam 42 dias a fazer). Esta contratação
comportará um custo, identificado como custo de mão-de-obra. Apresenta-se de seguida a tabela 17,
referente ao custo de montagem por produto.
Tabela 17: Custo da mão-de-obra por conjunto impresso.
MÃO-DE-OBRA Valor Unidades
Custo por hora 6.65 €
Tempo para montar a mochila 20 minutos
Custo por mochila 2.22 €
65
Assim, com o custo da mão-de-obra acrescentado ao do produto, este fica até ao momento
num preço de 55.17€. No próximo subcapítulo é abordado o último fator de custo da produção da
mochila, que é o custo das peças originais de plástico.
5.2 – Escolha do método de produção para as peças plásticas e respetivos custos
Começando a análise por um volume de produção reduzido, uma alternativa aos
convencionais moldes de aço, são os moldes de alumínio. Embora o alumínio seja mais caro que o
aço, a sua maquinação é bastante mais fácil. Tipicamente, estes moldes apresentam um custo três
vezes mais baixo que os moldes de aço. A desvantagem do alumínio é, contudo, o desgaste do molde,
incomparavelmente mais rápido que o de aço. Enquanto um molde de aço pode funcionar para milhões
de injeções, um molde de alumínio perde a sua tolerância entre 80 000 a 100 000. Além do mais, o
acabamento de superfície nas peças produzidas por um molde de alumínio é inferior ao do molde de
aço. Uma vez que nenhuma destas desvantagens é problemática para os componentes da mochila,
um preço três vezes mais barato no molde de injeção é, certamente, uma boa alternativa.
Assim, uma das formas de produzir estes componentes poderá ser o fabrico de dois moldes
de injeção em alumínio: o primeiro para a peça “base” e o segundo para as restantes peças mais
pequenas (conjunto de peças para os travões da estrutura e rodas, bem como os espigões. O fabrico
dos moldes, bem como a injeção, serão subcontratados a uma empresa especializada. Após reunião
com uma empresa nacional de injeção plástica, foi obtida a seguinte cotação, apresentada na tabela
18.
Tabela 18: Cotação para os moldes de injeção das peças originais do mecanismo da mochila.
Molde Peça/conjunto Total de peças Cotação p/ alumínio Cotação p/ aço
1º molde Base 1 20,000 € 60,000 €
2º molde Travões e espigões 28 20,000 € 60,000 €
Deste modo, mesmo a opção mais económica de injeção, moldes de alumínio, acarreta um
avultado investimento inicial de 40,000€ em equipamento.
Uma variante à abordagem descrita no parágrafo anterior é a conjugação do fabrico por injeção
com o fabrico aditivo, por meio da extrusão de filamento de nylon ou PETG, também conhecido como
impressão 3D.
Esta alternativa consiste em substituir o investimento avultado de 20,000€ no segundo molde,
por impressoras 3D. A base plástica da mochila, continuará a necessitar de ser produzida por injeção,
devido ao elevado tempo requerido para imprimir a mesma (mais de 50 horas). No entanto, no caso
do conjunto de peças para os travões e espigões, o tempo de impressão é consideravelmente mais
baixo. Neste caso, a impressão deste conjunto de peças leva dez horas a ser concluída. Assim, uma
impressora 3D tem capacidade para fazer dois conjuntos por dia, à custa de um investimento inicial
consideravelmente mais baixo, de 600€.
De seguida serão analisadas as duas alternativas separadamente, em maior detalhe. Para
concluir, será feita uma análise de sensibilidade ao volume de produção da mochila.
66
5.2.1 – Fabrico por injeção em moldes de alumínio
Começando pelos custos fixos, temos a aquisição dos dois moldes de alumínio.
Custo anual dos moldes de alumínio
O custo anual da aquisição deste equipamento é representado pela equação 1:
𝐶𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙_𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝 = 𝐶𝑎𝑞𝑢𝑖𝑠𝑖çã𝑜 × [𝑖×(1+𝑖)𝑛
(1+𝑖)𝑛−1] , (equação 1)
onde o custo anual do equipamento (𝐶𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙_𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝) é dado pelo custo de aquisição (𝐶𝑎𝑞𝑢𝑖𝑠𝑖çã𝑜), custo
de oportunidade de capital (𝑖) e pelos anos de amortização (𝑛). O resultado apresenta-se na tabela
19.
Tabela 19: Amortização do custo do molde por peça/conjunto injetado.
Parâmetro Molde 1 Molde 2
𝐶𝑎𝑞𝑢𝑖𝑠𝑖çã𝑜 20,000 € 20,000 €
𝑖 15% 15%
𝑛 3 3
𝐶𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙_𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝 8,759.54 € 8,759.54 €
Volume de produção anual 1000 1000
Amortização por peça/conjunto 8.76€ 8.76€
De seguida, temos os custos variáveis.
Custo da matéria prima
O custo da matéria prima é representado pela equação 2:
𝐶𝑚𝑝 = 𝑃𝑝𝑒ç𝑎 × 𝐶𝑃𝐶 , (equação 2)
onde o custo da matéria prima (𝐶𝑚𝑝) é dado pelo peso das peças (𝑃𝑏𝑎𝑠𝑒 = 0.383𝐾𝑔; 𝑃𝑝𝑒ç𝑎𝑠_𝑝𝑒𝑞𝑢𝑒𝑛𝑎𝑠 =
0,233𝐾𝑔) e pelo preço por quilograma do policarbonato (𝐶𝑃𝐶 = 1.90€/𝑘𝑔).
Tabela 20: Custo da matéria prima para cada peça/conjunto.
Parâmetro Base Travões + espigões
𝑃𝑝𝑒ç𝑎 0.233 Kg 0.383 Kg
𝐶𝑃𝐶 1.90 € 1.90 €
𝑪𝒎𝒑 0.44 € 0.73 €
Custo do processo de injeção
O custo do processo de injeção vem da cotação da empresa de injeção, sendo 0.34€ e
0.51€, para a injeção da base (primeiro molde) e do conjunto do segundo molde, respetivamente.
Custos totais para a injeção base e do conjunto:
O custo total para a injeção da base ou do conjunto será obtido pela soma do custo da
matéria prima, o preço cobrado pela empresa para a injeção e a amortização do custo do molde,
67
para cada um dos casos. De seguida, apresenta-se a tabela 21, com os resultados dos custos
mencionados acima.
Tabela 21: Custo de cada conjunto de peças pequenas e base, produzidos por injeção.
Base Conjunto travões, espigões
Custo da matéria prima 0.73 € 0.44 €
Custo do Processo 0.51 € 0.34 €
Amortização do molde 8.76 € 8.76 €
Custo total 10.00 € 9.54 €
O custo total da opção “injeção” fica assim em 19.54€. Assim, esta opção é válida para a
Inpack, já que 55,17€ + 19,54€ resulta em 74.71€, valor este que fica abaixo dos 84€ definidos como
custo máximo do produto.
5.2.2 – Fabrico por injeção e impressão 3D
Esta alternativa de produção, envolve fazer a base de igual modo pelo processo de injeção. Este valor
foi calculado anteriormente, custando exatamente 10€.
Para a impressão 3D haverá um custo fixo (impressoras 3D) e o resto serão custos variáveis,
entre os quais:
• Custo da energia gasta na impressão;
• Custo da matéria prima para a impressão;
• Custo da mão-de-obra para operar as impressoras;
Custo das impressoras
Para adereçar o custo das impressoras, há que primeiro identificar quantas máquinas destas
são necessárias. Cada conjunto de peças (o mesmo conjunto anteriormente correspondente ao molde
2) leva dez horas a ser impresso. Assim, aproveitando mais horas do dia do que exclusivamente as
oito horas de produção, é possível imprimir dois conjuntos em pouco mais que 20 horas (seriam 20 se
uma impressão começasse de imediato depois da anterior, mas isso só pode acontecer depois do
funcionário retirar as peças impressas da cama da impressora). No entanto, uma forma de contornar
estas dez horas pode ser imprimir uma fração das peças em sete horas durante as horas de produção,
e as restantes em 13 horas, durante a noite, atingindo na mesma os 2 conjuntos/dia sem pagar horas
extra.
As impressoras escolhidas para esta alternativa são as “Blocks One”, custando 600€ cada.
Para uma produção de 1000 conjuntos, contando com 240 dias produtivos, são precisas “2.08”
máquinas, ou seja, um total de 3 máquinas. Apresenta-se de seguida a tabela 22, relativa aos gastos
com o investimento em equipamento.
68
Tabela 22: Custo da amortização das impressoras em cada conjunto (calculada com a equação 1).
IMPRESSORAS 3D Valor Unidades
Nº de impressoras necessárias 3 Nº
Aquisição impressoras 1800 €
Custo anual das impressoras 788.36 €
Nº de conjuntos feitos por ano 1000.00 Nº
Amortização em cada conjunto 0.788 €
Custo da energia
Apresenta-se de seguida a tabela 23, relativa aos gastos com o investimento em equipamento.
Tabela 23: Custo da eletricidade por conjunto impresso.
Custo da matéria prima
Apresenta-se de seguida a tabela 24, relativa aos gastos com a matéria prima para imprimir:
Tabela 24: Custo da matéria prima por conjunto impresso.
MATÉRIA PRIMA Valor Unidades
Custo do quilograma de nylon/PETG 20 €/kg
Peso do conjunto de peças 0.233 kg
Desperdício 0.0233 kg
Custo por cada conjunto 5.13 €
Custo da mão-de-obra
O custo de mão-de-obra para o conjunto é também agora calculado. Estima-se que entre retirar as peças da impressora, começar outra impressão e dar acabamento às mesmas, se gastem 10
minutos por conjunto. Para esta operação a Inpack não tem planos para contratar alguém “de fora”. Uma vez que todos os membros da equipa sabem trabalhar com impressora 3D, qualquer um pode dar assistência na impressão, dependendo de quem se encontrar nas instalações da empresa na altura de o fazer. Ainda assim, este custo será contabilizado, com um valor/hora igual ao custo de
mão-de-obra para fazer a montagem das mochilas. Este valor é agora apresentado, na
tabela 25.
ELECTRICIDADE Valor Unidades
Energia por hora 0.05 KW
Nº de horas por conjunto 12 Horas
Preço por KW/h 0.105 €
Custo da energia por conjunto 0.063 €
69
Tabela 25: Custo da mão-de-obra por conjunto impresso.
MÃO-DE-OBRA Valor Unidades
Custo por hora 6.65 €
Ocupação 10 minutos
Custo por conjunto 1.11 €
O valor final do custo de impressão do conjunto de peças será dado pela soma do valor final
das tabelas 22-25. A soma destes valores é igual a 7.08€.
Deste modo, o custo total para a alternativa “injeção + impressão”, fica em 17.08€. Também
se pode validar esta alternativa, já que 55,17€ + 17,08€ resulta em 72.25€, valor este que se situa
abaixo dos 84€ definidos como custo máximo do produto.
5.3 – Análise de sensibilidade ao volume de produção
Como esperado antes da análise do custo de produção das peças em 3D, esta revelou-se
mais barata que os moldes de alumínio, para uma produção anual de 1000 conjuntos, durante três
anos. No entanto, com o aumento do volume de produção, é sabido que esta razão irá eventualmente
converter-se.
A razão pela qual a injeção em molde será eventualmente mais económica que a impressão
3D é a amortização do custo do equipamento. No caso da impressão, o aumento do volume de
produção requer a aquisição de mais equipamento (mais impressoras 3D). Isto faz com que o valor de
amortização do equipamento tenha um mínimo associado à utilização de uma impressora a 100%,
subindo novamente assim que compra uma segunda, que não tenha de imediato uma utilização de
100%. O caso da injeção, no entanto, apenas requer mais horas de utilização da máquina injetora,
rentabilizando cada vez mais o investimento no molde, à medida que o volume de produção aumenta.
Os resultados do estudo são apresentados de seguida, na figura 41.
0,00 €
5,00 €
10,00 €
15,00 €
20,00 €
25,00 €
30,00 €
35,00 €
40,00 €
45,00 €
50,00 €
0 1000 2000 3000 4000 5000
Custo
po
r co
nju
nto
Volume de produção anual
Custo do processo face ao volume de produção
Impressão
Injeção
70
Figura 41: Comparação de métodos de fabrico para diferentes volumes de produção. Através da leitura do gráfico da figura 41, observa-se que entre a previsão inicial de 1000
mochilas produzidas anualmente se encontra perto do ponto de viragem para o processo de injeção.
Cada impressora pode imprimir até dois conjuntos de peças por dia. Com 240 dias de produção anuais,
chegando a produção anual a 1440 mochilas, são necessárias três impressoras a 100% de utilização.
Esta configuração traduz-se num custo de 6.85€ por conjunto. No caso da injeção, 1440 mochilas
produzidas anualmente equivalem a um custo de 6.86€ por conjunto, chegando aos 6.85€ na marca
das 1444 mochilas anuais. A partir do momento que é necessária uma quarta impressora (1441
unidades anuais), o custo de produção dispara para os 7.03€. Deste modo, caso a Inpack reveja em
alta a estimativa de produção anual face aos resultados da campanha, o valor de 1440 mochilas será
a referência a ter em consideração.
Como referido anteriormente, sendo o molde de alumínio mais barato que o convencional, de
aço em cerca de três vezes, a sua vida é também consideravelmente mais baixa.
Considerando uma margem de segurança de 5,000 unidades das 80,000 referidas pelo
fabricante, fica a vida do molde definida em 75,000 injeções. No período de vida de 3 anos do produto,
este valor reflete-se em 25,000 injeções anuais. Acima deste valor, será necessário novo investimento
em equipamento, tal como no caso das impressoras. Considerando o custo de um molde de aço
60,000€, considerando também um custo de oportunidade de capital de 15%, o seu valor de
amortização anual será de 26,278.62€. Com este valor basta descobrir o valor mínimo da amortização
do molde em cada conjunto feito em alumínio (que com 25,000 unidades anuais é de 0.35€) e dividir
os 26,278.62€ por esses mesmos 0.35€. Assim, o ponto de viragem da produção por injeção em
moldes de alumínio para moldes de aço, é de 75,082 mochilas. De seguida mostra-se a análise gráfica,
mostrando o volume de mochilas para o qual a estratégia de produção poderá mudar, na figura 42:
Figura 42: Comparação de custos de fabrico para diferentes volumes de produção.
0,00 €
0,50 €
1,00 €
1,50 €
2,00 €
2,50 €
3,00 €
3,50 €
4,00 €
0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000
Custo
po
r co
nju
nto
Volume de produção anual
Moldes de alumínio vs. aço
Alumínio
Aço
71
Para finalizar, resumem-se agora as decisões a tomar na produção, face ao volume estimado:
• Até as 1,440 unidades anuais: injeção em moldes de alumínio e impressão 3D;
• Das 1,441 às 75,082 unidades anuais: injeção em moldes de alumínio;
• A partir das 75,083 unidades anuais: injeção em moldes de aço.
6 – Análise global
O desenvolvimento de produto foi feito desde os seus estágios iniciais (ideia) até aos seus
estágios mais tardios (protótipo físico compreensivo da combinação de conceitos C).
Começando pela pesquisa do estado da arte, esta revelou-se de extrema importância para
solidificar e criar novas bases de conhecimento, indispensáveis ao correto desenvolvimento do
produto, através de método científico. Sem método científico, o desenvolvimento de produto fica
desregrado e confuso, dificultando todo o processo, especialmente para alguém com pouca
experiência na área. Isto porque o método científico torna a atividade de desenvolvimento mais simples
(já que, a título de exemplo, divide o problema em subproblemas mais fáceis de solucionar). Aplicando
o método cientifico proposto por Ulrich e Eppinger, decisões de seleção de conceitos passam de
qualitativas a quantitativas, pelo que as opções tomadas face ao produto ficam mais seguras e
fundamentadas.
Embora o produto em desenvolvimento seja uma mochila multifuncional, esta dissertação
assentou sobretudo no desenvolvimento do mecanismo extensível da mesma. A razão para tal reside
no facto do mecanismo ser crítico para o funcionamento do produto, de tal forma que o seu mau
funcionamento torna o produto numa mera mochila mais pesada, que não acrescenta valor face aos
produtos já existentes no mercado. Deste modo, algumas especificações mencionadas por utilizadores
de mochilas (bolsas, power bank, coluna de som, porta-fatos, entre outras) foram “marginalizadas” na
escrita do documento. Estas especificações foram consideradas, no entanto, para a construção do
protótipo da combinação de conceitos C, que foi construído para ser o mais fiel possível às ideias da
Inpack para o produto. Este protótipo inclui variadas bolsas para diferentes propósitos, com base em
valores da concorrência.
O facto de a mochila oscilar para a frente e para trás estando às costas do utilizador quando
estendida não foi previsto por nenhum elemento da equipa de desenvolvimento. Assim, o protótipo
físico de aprendizagem, foi de extrema utilidade para corrigir o problema oportunamente, evitando
alterações mais tarde. Fazer um protótipo físico para compreender melhor o produto que se está a
desenvolver, destaca falhas como problemas de montagem ou de funcionamento não previstos no
processo da geração de conceito.
A utilização de ferramentas no programa SolidWorks, tais como fillets, facilitou a modelação
de todas as peças, mas com um custo inesperado. A análise de elementos finitos à resistência
mecânica da estrutura apresentou um ponto de concentração de tensões na passagem de um fillet
para uma área plana da estrutura. Ferramentas como shell e fillet são propícias a erros de geometria
72
(causando situações de “espessura zero” ou distorção de elementos de tal forma que geram erros na
matriz jacobiana). No entanto, a utilização de ferramentas como o fillet levam a iterações muito mais
rápidas da geometria das peças, agilizando o processo de desenvolvimento.
A falta de recursos da Inpack apresentou um grande desafio no desenvolvimento do produto.
A desmontagem de protótipos físicos para aproveitamento de componentes para outros protótipos
consome tempo e é pouco rentável. No entanto, não havendo fundos próprios da Inpack disponíveis
para o desenvolvimento da mochila, o controle do orçamento para o desenvolvimento do produto teve
uma importância tal que prejudicou em muito os timings do desenvolvimento.
Graças à originalidade dos componentes desenhados e do funcionamento da mochila, um
estudo de patenteabilidade realizado pela empresa Gastão e Cunha, revelou a possibilidade de
patentear certos elementos da mochila, o que representa uma vantagem para a Inpack. A única coisa
verdadeiramente impossível de patentear é o conceito de extensibilidade, já que é muito vago e já
existem outras malas no mercado que expandem a sua capacidade de formas diferentes (a título de
exemplo, a expansão por abertura de um fecho zip que junta secções de tecido).
Ao comparar as alternativas para a produção das peças plásticas originais, o grande fator
diferenciador foi o investimento em equipamento. A razão para tal está no volume de produção
reduzido que a Inpack prevê (1000 unidades anuais).
73
IV – Conclusões (e sugestão de trabalho futuro)
Esta dissertação teve como foco principal o estudo de desenvolvimento de produto. Este
produto é a mochila multifuncional que a Inpack pretende comercializar.
Ao identificar e interpretar as necessidades do cliente, foi possível definir especificações para
o produto. Estas especificações com base em comentários de um ou mais clientes são importantes.
De modo a complementá-los, a comparação das especificações com outras mochilas já bem-
sucedidas no mercado foi essencial, já que através das métricas apresentadas por produtos
concorrentes se percebeu a superfluidade de especificações como a coluna de som.
As ferramentas computacionais foram de extrema importância. Não só para a parte de
prototipagem analítica, como para a prototipagem física. Sem estas, não seria possível modelar as
peças, impossibilitando também a impressão de vários conceitos para teste.
Foi graças à prototipagem física de aprendizagem que se detetaram estes problemas de
conceção atempadamente, pelo que se recomenda que no desenvolvimento de produto as equipas
invistam neste tipo de prototipagem o mais cedo possível no processo, pois pode poupar recursos a
médio-longo prazo.
Devido ao método DFMA ter sido aplicado desde o início da geração de conceito, foi possível
chegar à análise de custos analisando apenas os processos para produzir certos componentes, ao
invés de se considerar também alterações de geometria nos mesmos. O custo da estrutura de
alumínio, por exemplo, foi trabalhado desde a sua conceção, fazendo-o com união de chapas para
beneficiar de processos de produção mais baratos como o corte a laser ou jato de água.
Uma redução de preço adicional na estrutura consistiria em otimizações de espessura e
geometria da mesma através de várias iterações em análises de elementos finitos para verificar as
tensões resultantes em cada uma.
Continuando com a análise de custos, os resultados obtidos foram os esperados, sendo que
para volumes de produção pequenos a impressão 3D tem vantagem em relação à injeção. No entanto,
imaginando que o volume de 1000 mochilas anuais é uma previsão assertiva e considerando as duas
alternativas, sendo a impressão 3D mais económica por apenas 2€ por produto, não fica claro que seja
essa a melhor opção para o autor, visto que a injeção providencia mais qualidade nas peças e é um
processo mais fiável e rápido. Assim, terá de ser a Inpack a optar pela melhor decisão, com base na
análise apresentada. Se o volume de produção aumentar, então fica claro que os moldes de alumínio
são a melhor decisão.
Como trabalho futuro sugere-se um estudo aprofundado da estrutura extensível, de modo a
torná-la mais leve. A redução de espessura e a abertura de furos para retirar mais material são duas
boas opções, com bastante potencial.
74
75
V – Referências Bibliográficas
1. Ulrich, KT., Eppinger, SD. Product Design and Development. s.l. : McGraw Hill, 2004.
2. Trott, P. Innovation Management and New Product Development. s.l. : Pearson Education, 2008.
3. Journal of Product Innovation Management. 6, 1997, Vol. 14.
4. Kahn, KB. The PDMA Handbook of New Product Development. s.l. : John Wiley & Songs,
2005.
5. A Brief History of Human-Computer Interaction Technology. Myers, BA. 2, s.l. : ACM
interactions, 1998, Vol. 5.
6. The New Product Development Game. Nonaka, I e Hirotaka, T. s.l. : Harvard Business
Review, 1986.
7. Bullinger, HJ., Warschat, J. Concurrent Simultaneous Engineering Systems. s.l. : Springer,
1995.
8. Wheelwright, SC., Clark, KB. Revolutionizing Product Development: Quantum Leaps in
Speed, Efficiency and Quality. s.l. : Free Press, 1992.
9. Product Development: Past Research, Present Findings, and Future Directions. Brown, SL.,
Eisenhardt, KM. 2, s.l. : The Academy of Management Review, 1995, Vol. 20.
10. Crawford, CM. New Products Management. 2015.
11. Stark, J. Product Lifecycle Management. s.l. : Springer, 2015.
12. Desai, A., et al. Product Development: A Structured Approach to Consumer Product
Development, Design, and Manufacture. s.l. : Elsevier, 2014.
13. Pires, AR. Inovação e Desenvolvimento de Novos Produtos. s.l. : Edições Sílabo, 1999.
14. Petersen, J., et al. Supplier integration into new product development: coordinating
product, process and supply chain design. s.l. : Elsevier, 2005.
15. Flynn, B. et al. Managing Global Supply Chain Operations, Strategies and Practices. s.l. :
IGI Global, 2011.
16. Huang, G.Q. Design for X: Concurrent engineering imperatives. s.l. : Springer, 1996.
17. Beazley, A., Bond, T. Computer-Aided Pattern Design and Product Development. s.l. :
Blackwell Publishing, 2003.
18. Crowdson, R. Product Design and Factory Development. s.l. : CRC, 2006.
19. Robin, K., Beebe, N. New Product Development for Dummies. s.l. : Wiley Publishing, 2007.
76
20. Carryology. Carryology. Carryology. [Online] [Citação: 18 de Julho de 2017.]
http://www.carryology.com/bags/history-of-luggage/.
21. Expedia. Expedia. Expedia. [Online] [Citação: 18 de Julho de 2017.]
http://press.expedia.com.au/infographics/evolution-luggage-155.
22. Journal of Engineering and Technology Management. Elverum, C.W.,Welo, T. s.l. : Elsevier,
2015, Vol. 38.
23. Beaudouin-Lafon, M., Mackay, W. Prototyping Tools and Techniques. [autor do livro] Sears
A. Jacko JA. The Human-Computer Interaction Handbook. Fundamentals, Evolving
Technologies and Emerging Applications. 2007.
24. Laboratório de fabrico de formas livres da Universidade do Texas. [Online] [Citação: 28 de
9 de 2018.] http://nsfam.mae.ufl.edu/Slides/Beaman.pdf.
25. Handfield, RB., Nichols, Jr., EL. Supply Chain Redesign: Transforming Supply Chains into
Integrated Value Systems. s.l. : FT Press, 2002.
26. Abrahamsson, P., et al. What Do We Know about Software Development in Startups? IEEE
Software. 2014, Vol. 31, 5.