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GUILHERME CANUTO DA SILVA
MODELO DE REFERÊNCIA PARA O PROCESSO DE
DESENVOLVIMENTO DO PRODUTO AUTOMOTIVO E DIRETRIZES
PARA SELEÇÃO DE PROTÓTIPOS VIRTUAIS E FÍSICOS
São Paulo
2013
II
GUILHERME CANUTO DA SILVA
MODELO DE REFERÊNCIA PARA O PROCESSO DE
DESENVOLVIMENTO DO PRODUTO AUTOMOTIVO E DIRETRIZES
PARA SELEÇÃO DE PROTÓTIPOS VIRTUAIS E FÍSICOS
Tese apresentada à Escola Politécnica
da Universidade de São Paulo para
obtenção do título de Doutor em
Engenharia
Área de concentração:
Engenharia Mecânica
Orientador:
Prof. Dr. Paulo Carlos Kaminski
São Paulo
2013
III
Este exemplar foi revisado e corrigido em relação à versão original, sob
responsabilidade única do autor e com a anuência de seu orientador.
São Paulo, de outubro de 2013.
Assinatura do autor ____________________________
Assinatura do orientador _______________________
FICHA CATALOGRÁFICA
Silva, Guilherme Canuto da
Modelo de referência para o processo de desenvolvimento do produto automotivo e diretrizes para seleção de protótipos virtuais e físicos / G.C. da Silva. -- versão corr. -- São Paulo, 2013.
255 p.
Tese (Doutorado) - Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Departamento de Engenharia Mecânica.
1.Desenvolvimento de produtos 2.Engenharia automotiva 3.Projeto automotivo 4.Protótipos I.Universidade de São Paulo. Escola Politécnica. Departamento de Engenharia Mecânica II.t.
IV
AGRADECIMENTOS
Quero agradecer meu orientador Prof. Dr. Paulo Carlos Kaminski pela dedicação e
contribuições irrestritas para realização desta tese.
Ao Prof. Dr. Marcos de Sales Guerra Tsuzuki, ao Prof. Dr. Eduardo de Senzi Zancul,
e ao Prof. Dr. Daniel Capaldo Amaral, pelas contribuições fornecidas para aprimorar
o texto desta tese.
Ao Prof. Dr.-Ing. Reiner Anderl, por permitir a realização de parte desta pesquisa no
departamento de Datenverarbeitung in der Konstruktion (Dik), da Technische Universität
Darmstadt na Alemanha.
Ao Prof. Dr.-Ing. Klaus Schützer, a sua esposa Darlene, ao amigo Joselito Henriques e
a sua esposa Raquel, por todo o suporte e auxilio prestados durante minha estadia na
Alemanha.
Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pela
bolsa de doutorado.
Ao Deutscher Akademischer Austausch Dienst (DAAD), por fornecer parte do subsídio
necessário para minha estadia na Alemanha.
Aos professores integrantes, e aos colaboradores do Centro de Engenharia
Automotiva da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (CEA), pelo suporte
e apoio para a realização das pesquisas de campo.
Aos alunos de iniciação científica, pelo auxilio no desenvolvimento de tópicos
específicos desta tese.
A minha esposa Kátia pela ajuda, paciência e apoio incondicionais.
Aos meus pais, familiares e amigos, que direta ou indiretamente contribuíram para a
realização desta tese.
V
In der Mitte von Schwierigkeiten liegen die Möglichkeiten. Albert Einstein.
VI
RESUMO
O processo de desenvolvimento de produtos (PDP) é formado por um conjunto de
atividades organizadas e interativas com o propósito de se planejar, desenvolver e
fabricar um produto que seja técnico e economicamente viável, além de ser atrativo e
atender, quando possível, todas as expectativas dos usuários. Para que tais
atividades sejam realizadas e concluídas faz-se o uso de ferramentas de auxílio ao
PDP. Entre estas ferramentas estão os protótipos virtuais e os protótipos físicos. A
utilização de protótipos virtuais e físicos no PDP traz maturidade ao projeto, reduz
as incertezas, e auxilia na conservação do fluxo de informação durante todo projeto,
desenvolvimento, implementação e operação da unidade fabril. Desta forma
diferentes protótipos são utilizados para diferentes necessidades, de modo que o
desenvolvimento do produto seja concluído e, em paralelo, se inicie o projeto do
processo de fabricação. Esta tese apresenta o desenvolvimento de um modelo de
referência específico para o processo de desenvolvimento do produto automotivo,
denominado de PDP-Automotivo. A partir deste modelo de referência, um conjunto
de diretrizes para a seleção de protótipos virtuais e físicos é proposto. O
PDP-Automotivo foi validado por meio de uma pesquisa de campo envolvendo
profissionais pertencentes à montadoras, autopeças e empresas de projeto
automotivo. As diretrizes também foram analisadas e validadas por profissionais
atuantes no setor automotivo.
Palavras-chave: modelo de referência. PDP-Automotivo. Protótipo virtual. Protótipo
físico. Diretrizes. Montadoras.
VII
ABSTRACT
The product development process (PDP) consists of a set of organized and interactive
activities aiming to plan, develop and manufacture a technically and economically
feasible product. Moreover, this product is intended to be attractive and, when
possible, meet all users’ expectations. PDP-aiding tools, such as virtual prototypes
and physical prototypes, are used in order to perform and complete these activities.
The use of virtual prototypes and physical prototypes in PDP brings maturity to the
design, reduces uncertainties and helps to maintain the information flow during the
design, development, implementation and operation of the manufacturing unit.
Therefore, different prototypes are used to meet distinct needs allowing the
achievement of the product’s development process simultaneously to the start of the
manufacturing process design. This doctoral study presents the development of a
reference model specific for the automotive product development process, named
Automotive PDP. A set of guidelines for the selection of virtual and physical
prototypes is proposed from this reference model. Automotive PDP was validated by
a field research involving professional members from automakers, auto parts and
automotive design companies. The guidelines were also analyzed and validated by
professional individuals from the automotive sector.
Keywords: reference model. Automotive PDP. Virtual prototype. Physical prototype.
Guidelines. Automakers.
VIII
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1 Esquematização do conceito ............................................................................. 06
Figura 1.2 Associação das nomenclaturas sistemas; técnicas/tecnologias;
software/programas e máquinas para protótipos virtuais ............................................... 08
Figura 1.3 Associação das nomenclaturas sistemas; técnicas/tecnologias;
software/programas e máquinas para protótipos físicos ................................................. 09
Figura 1.4 Estruturação da tese ........................................................................................... 17
Figura 2.1 Modelo geral de desenvolvimento de um projeto ......................................... 19
Figura 2.2 Diretrizes para o projeto e o desenvolvimento de produtos e sistemas ..... 21
Figura 2.3 Cronograma de planejamento da qualidade do produto ........................... 22
Figura 2.4 Exemplo de espiral de projeto......................................................................... 24
Figura 2.5 Os quatro domínios de acordo com o conceito de projeto axiomático ..... 25
Figura 2.6 Visão geral do modelo de referência do PDP ............................................... 26
Figura 2.7 O processo de desenvolvimento de produtos .............................................. 26
Figura 2.8 Representação de gates técnicos e gerenciais no PDP .................................. 27
Figura 2.9 Visão geral do PDP da montadora asiática ................................................... 30
Figura 2.10 Organograma básico da montadora asiática ................................................ 32
Figura 2.11 PDP da montadora europeia ........................................................................... 33
Figura 2.12 Digital mock-up automotivo ............................................................................. 35
Figura 2.13 Organograma básico da montadora europeia .............................................. 38
Figura 2.14 PDP da montadora americana ........................................................................ 39
Figura 2.15 Organograma básico da montadora americana ........................................... 44
IX
Figura 3.1 Sistemas computacionais no PDP ................................................................... 55
Figura 3.2 Subdivisão para os sistemas CAD .................................................................. 56
Figura 3.3 Visualização de um modelo em fio de arame: A) estruturas para
acondicionar a matéria prima. B) bancadas de trabalho. C) trabalhadores .................. 57
Figura 3.4 Visualização de um modelo de superfícies ..................................................... 57
Figura 3.5 Visualização de um modelo sólido .................................................................. 58
Figura 3.6 Processo de formulação, análise e solução de problemas de engenharia . 59
Figura 3.7 Exemplos de malha estruturada (a) e não estruturada (b) ......................... 61
Figura 3.8 Relação entre nós e coordenadas nos modelos físico e lógico .................... 62
Figura 3.9 Abordagem do método das diferenças finitas .............................................. 64
Figura 3.10 Abordagem do método dos elementos finitos .............................................. 66
Figura 3.11 Exemplos de elementos utilizados em (a) uma, (b) duas e (c) três
dimensões ............................................................................................................................... 66
Figura 3.12 Visão holística do sistema FD ......................................................................... 70
Figura 3.13 Princípio de funcionamento do sistema composto de RV .......................... 73
Figura 3.14 Visualização do exterior do modelo virtual de um automóvel ................. 74
Figura 4.1 Princípio da técnica/tecnologia SLA ............................................................... 81
Figura 4.2 Princípio da técnica/tecnologia LOM ............................................................. 82
Figura 4.3 Princípio da técnica/tecnologia SLS ................................................................ 83
Figura 4.4 Princípio da técnica/tecnologia FDM .............................................................. 84
Figura 4.5 Princípio da técnica/tecnologia 3DP ............................................................. 85
X
Figura 4.6 (A) Modelo padrão em SLA. (B) Colocação do modelo padrão no
recipiente, e deposição do silicone. (C). Cura do silicone. (D) Remoção do modelo
padrão e conclusão do molde em silicone ......................................................................... 88
Figura 4.7 Princípios da 3D KelTool™.............................................................................. 89
Figura 4.8 Princípios da DirectAIM™: (A) insertos sólidos; (B) caixa e (C) caixa com
aletas ........................................................................................................................................ 90
Figura 4.9 Princípios do sistema de arrefecimento do molde na DirectTool™ (A)
arrefecimento convencional. (B) sistema do tipo internal conformal cooling channels ... 91
Figura 4.10 Princípios da Sand Casting. (A) Modelo 1 em CAD. (B) Modelo 2 em
CAD. (C) Molde em areia do modelo 1. (D) Molde do modelo 2 em areia................... 92
Figura 4.11 Princípios da usinagem CNC ......................................................................... 95
Figura 4.12 Protótipo físico de um objeto genérico fabricado em HSM. (A) geometria
3D. (B) protótipo físico concluído ........................................................................................ 96
Figura 4.13 Princípio da Vacuum Bagging. (A) molde construído em CNC. (B) material
de fabricação do protótipo e molde em invólucro. (C) pós-cura do protótipo. (D)
protótipo concluído ............................................................................................................... 97
Figura 5.1 Representação mnemônica do PDP-Automotivo ....................................... 102
Figura 6.1 Procedimento para utilização das diretrizes ................................................ 141
XI
LISTA DE TABELAS
Tabela 1.1 Tipos de protótipos e suas aplicações ........................................................... 04
Tabela 2.1 Distribuição da produção de autoveículos por continentes ...................... 28
Tabela 2.2 Comparativo entre o referencial teórico e os três exemplos de PDP
automotivos ............................................................................................................................ 45
Tabela 2.3 Comparativo entre o referencial teórico e os três exemplos de PDP
automotivos para as estruturas dos modelos de PDP ...................................................... 47
Tabela 2.4 Comparativo entre o referencial teórico e os três exemplos de PDP
automotivos para as fases do PDP ...................................................................................... 48
Tabela 2.5 Comparativo entre o referencial teórico e os três exemplos de PDP
automotivos para as atividades do PDP ............................................................................ 49
Tabela 2.6 Comparativo entre o referencial teórico e os três exemplos de PDP
automotivos para as estruturas organizacionais básicas do PDP .................................. 50
Tabela 3.1 Vantagens (V) e desvantagens (D) entre as malhas estruturada e não
estruturada.............................................................................................................................. 62
Tabela 3.2 Algumas características dos métodos das diferenças finitas, dos volumes
finitos e dos elementos finitos .............................................................................................. 68
Tabela 3.3 Abordagem da literatura para Fábrica Digital (FD) .................................... 71
Tabela 3.4 Exemplos de software CAD/CAE e seus respectivos métodos numéricos
.................................................................................................................................................. 75
Tabela 4.1 Síntese das principais técnicas/tecnologias de prototipagem
rápida (PR) .............................................................................................................................. 86
Tabela 4.2 Síntese das principais técnicas/tecnologias de ferramental rápido (FR) .. 94
XII
Tabela 4.3 Síntese das principais técnicas/tecnologias de remoção de material
(RM) ......................................................................................................................................... 99
Tabela 5.1 Principais atividades da macrofase da estratégia do produto ................ 104
Tabela 5.2 Principais atividades da macrofase de desenvolvimento do produto e do
processo ................................................................................................................................. 110
Tabela 5.3 Principais atividades da macrofase de produção e melhoria contínua
................................................................................................................................................ 113
Tabela 5.4 Distribuição dos respondentes de acordo os subgrupos .......................... 117
Tabela 5.5 Distribuição dos respondentes de acordo com a ocupação profissional 118
Tabela 5.6 Questionários válidos e questionários não válidos .................................... 118
Tabela 5.7 Atividades não diretamente presentes em empresas de autopeças ........ 120
Tabela 5.8 Visão global da organização e distribuição das respostas, para a atividade
(Ia) contida na fase 1: estudo de mercado (EDM) ........................................................... 122
Tabela 5.9 Visão das respostas, para a atividade (Ia) contida na fase 1: estudo de
mercado (EDM) .................................................................................................................... 122
Tabela 5.10 Distribuição da dos resultados para a atividade (Ia) da fase1: estudo
de mercado (EDM) .............................................................................................................. 123
Tabela 5.11 Resultados globais obtidos para o PDP-Automotivo ............................... 124
Tabela 5.12 Resultados globais das macrofases e marcos técnico e gerencial do
PDP-Automotivo ................................................................................................................. 125
Tabela 5.13 Resultados globais das fases contidas na macrofase da estratégia do
produto. ................................................................................................................................. 126
XIII
Tabela 5.14 Resultados globais das fases contidas na macrofase de desenvolvimento
do produto e do processo ................................................................................................... 127
Tabela 5.15 Resultados globais das fases contidas na macrofase de produção e
melhoria contínua ................................................................................................................ 128
Tabela 5.16 Atividades com médias gerais menor que 4,0 .......................................... 129
Tabela 5.17 Atividades complementares para a macrofase da estratégia do
produto .................................................................................................................................. 130
Tabela 5.18 Atividades válidas para incorporação no PDP-Automotivo ................... 131
Tabela 5.19 Atividades complementares para a macrofase de desenvolvimento do
produto e do processo ......................................................................................................... 132
Tabela 5.20 Atividades válidas para incorporação no PDP-Automotivo ................... 132
Tabela 5.21 Atividades complementares para a macrofase de produção e melhoria
contínua ................................................................................................................................. 132
Tabela 5.22 Atividades não válidas para incorporação no PDP-Automotivo ........... 133
Tabela 5.23 Incorporação das atividades complementares conforme a macrofase e a
fase do PDP-Automotivo .................................................................................................... 134
Tabela 5.24 Incorporação das atividades complementares conforme a macrofase e a
fase do PDP-Automotivo .................................................................................................... 134
Tabela 6.1 Sistemas e técnicas/tecnologias possíveis de serem utilizadas para criação
de protótipos virtuais .......................................................................................................... 138
Tabela 6.2 Sistemas e técnicas/tecnologias possíveis de serem utilizadas para
fabricação de protótipos físicos ......................................................................................... 140
Tabela 6.3 Distribuição das amostras de acordo com os subgrupos ........................... 143
XIV
Tabela 6.4 Distribuição das amostras de acordo o cargo .............................................. 143
Tabela 6.5 Distribuição dos resultados para as questões 1, 2, 3, 4 e 5 ......................... 144
Tabela 6.6 Comentários, críticas e/ou sugestões sobre o procedimento .................... 145
XV
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
0S 0 Serie
3D Three Dimensional
APQP Advanced Product Quality Planning
CAD Computer Aided Design
CAE Computer Aided Engineering
CAM Computer Aided Manufacturing
CDP Conceito do Processo
CLG Conceito Logístico
CNC Computer Numeric Control
CSP Conceito do Sistema de Produção
DAR Dimensionamento e Alocação de Recursos
DDC Desenvolvimento do Conceito
DDE Desenvolvimento do Estilo
DDM Desenvolvimento dos Módulos
DDS Descontinuidade da Série
DE/LH1 Designentscheidung/Lastenheft 1
DIC Direct Investiment Casting
DKM Datenkontrollmodell
DKM/LH2 Datenkontrollmodell/Lastenheft 2
DMU Digital Mock-up
EDM Estudo do mercado
EDP Estabilidade do Processo
EDS Estabilidade da Série
EOP End of Production
FDM Fused Deposition Modelling
FR Ferramental Rápido
HSM High-speed Machining
IFE Infraestrutura
IIC Indirect Investment Casting
XVI
IJP Inkjet Printing
IJP-3D Inkjet Printing-Three Dimensional
IPS Início da Produção Seriada
LDP Lançamento do Produto
LF Launchfreigabe
LH2 Lastenheft 2
MDF Método das Diferenças Finitas
MDM Monitoramento do Mercado
ME Markteinführung
MEF Método dos Elementos Finitos
MFA Modelagem por Fio de Arame
MR Market Review
MSO Modelagem por Sólidos
MSU Modelagem por Superfícies
MVF Método dos Volumes Finitos
NPA Não Paramétrico
PAR Paramétrico
PCO Protótipo Conceito
PD Projektdefinition
PDP Processo de Desenvolvimento de Produtos
PDT Product Development Team
PE Projektentscheidung
PF Protótipo Físico
PFI Protótipo Final
PFU Protótipo Funcional
PGE Protótipo Geométrico
POP Posicionamento do Produto
POS Positionierung
PP Physical Prototyping
PPF Projeto do Processo de Fabricação
PPP Planejamento e Preparação da Produção
XVII
PPS Produktplanungsstart
PR Prototipagem Rápida
PRP Projeto do Produto
PSP Pré-série de Produção
PTE Protótipo Técnico
PV Protótipo Virtual
PVS Produktionsversuchsserie
RAR Redimensionamento e Alocação de Recursos
RP Rapid Prototyping
RT Rapid Tooling
RTC Redução dos Tempos de Ciclo
RVT Revisão Técnica
SBP Statusbericht Produktplanung
SL Stereolithography
SLS Selective Laser Sintering
SOP Start of Production
SP Strategische Projektvorbereitung
TAP Tecnologia e Automação do Processo
TDI Testes das Instalações
TVF Testes e Validação Final
UP Unidade de Produção
V1PT Virtuellen 1. Prototypen
VDA Verband der Automobilindustrie
VDI Verein Deutscher Ingenieure
VP Virtual Prototyping
XVIII
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS
LISTA DE TABELAS
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................... 1
1.1 Protótipos virtuais e físicos no PDP ............................................................................ 2
1.1.1 Caracterização e padronização das nomenclaturas: ferramentas; sistemas;
técnicas/tecnologias; softwares/programas e máquinas............................................. 4
1.1.2 Protótipo virtual (PV) e seus sistemas; técnicas/tecnologias;
softwares/programas e máquinas .................................................................................... 7
1.1.3 Protótipo físico (PF) e seus sistemas; técnicas/tecnologias; softwares/
programas e máquinas .................................................................................................... 8
1.2 O problema de pesquisa ............................................................................................... 9
1.3 Justificativa da pesquisa .............................................................................................. 10
1.4 Objetivo ......................................................................................................................... 12
1.5 Classificação da pesquisa ............................................................................................ 13
1.5.1 Classificação da pesquisa de acordo com a área de conhecimento ............... 13
1.5.2 Classificação da pesquisa de acordo com a finalidade .................................... 13
1.5.3 Classificação da pesquisa de acordo com o nível de explicação .................... 13
1.5.4 Classificação da pesquisa de acordo com os métodos adotados .................... 14
XIX
1.6 Estrutura da tese .......................................................................................................... 15
2 PROCESSO DE DESENVOLVIMENTO DE PRODUTOS (PDP) ................................ 18
2.1 Referencial teórico ........................................................................................................ 18
2.2 Estudo de caso .............................................................................................................. 28
2.2.1 O processo de desenvolvimento de produtos de uma montadora asiática .. 29
2.2.2 O processo de desenvolvimento de produtos de uma montadora europeia 33
2.2.3 O processo de desenvolvimento de produtos de uma montadora americana
........................................................................................................................................... 39
2.3 Comparativo entre o referencial teórico e o estudo de caso .................................. 44
2.4 Consolidação do capítulo ........................................................................................ 51
3 PROTÓTIPO VIRTUAL ..................................................................................................... 53
3.1 Referencial teórico ........................................................................................................ 53
3.1.1 Sistemas de projeto auxiliado por computador (CAD) ................................... 55
3.1.2 Sistemas de engenharia auxiliada por computador (CAE) ............................. 58
3.1.3 Sistemas compostos .............................................................................................. 69
3.2 Consolidação do capítulo............................................................................................ 76
4 PROTÓTIPO FÍSICO .......................................................................................................... 78
4.1 Prototipagem rápida (PR) ........................................................................................... 79
4.1.1 Estereolitografia (SLA) ......................................................................................... 80
4.1.2 Manufatura laminar de objetos (LOM) .............................................................. 82
XX
4.1.3 Sinterização seletiva a laser (SLS) ....................................................................... 83
4.1.4 Modelagem por fusão e deposição (FDM) ........................................................ 83
4.1.5 Impressão tridimensional (3DP) ......................................................................... 84
4.1.6 Síntese das técnicas/tecnologias de PR.............................................................. 85
4.2 Ferramental Rápido (FR) ............................................................................................ 87
4.2.1 Técnicas/tecnologias de FR baseadas em SLA ................................................. 87
4.2.2 Técnicas/tecnologias de FR baseadas em LOM ............................................... 90
4.2.3 Técnicas/tecnologias de FR baseadas em SLS .................................................. 91
4.2.4 Técnicas/tecnologias de FR baseadas em FDM ................................................ 92
4.2.5 Técnicas/tecnologias de FR baseadas em 3DP ................................................. 92
4.2.6 Síntese das técnicas/tecnologias de FR .............................................................. 93
4.3 Remoção de material (RM) ......................................................................................... 95
4.3.1 Usinagem de alta velocidade (HSM) .................................................................. 96
4.3.2 Vacuum Bagging ..................................................................................................... 96
4.3.3 Síntese das técnicas/tecnologias de RM ............................................................ 97
4.4 Consolidação do capítulo.......................................................................................... 100
5 MODELO DE REFERÊNCIA PARA O PROCESSO DE DESENVOLVIMENTO DO
PRODUTO AUTOMOTIVO............................................................................................... 101
5.1 Proposição do modelo de referência (PDP-Automotivo) .................................... 101
5.2 Validação do modelo de referência (PDP-Automotivo) ...................................... 114
XXI
5.2.1 Definição dos objetivos ....................................................................................... 115
5.2.2 Instrumento de coleta de dados ........................................................................ 115
5.2.3 Seleção das amostras ........................................................................................... 116
5.2.4 Coleta dos dados ................................................................................................. 117
5.2.5 Organização dos dados coletados ..................................................................... 118
5.3 Apresentação e discussão dos resultados ............................................................... 124
5.3.1 Conclusão dos resultados ................................................................................... 133
5.4 Conclusão do capítulo ............................................................................................... 134
6 DIRETRIZES PARA A SELEÇÃO DE PROTÓTIPOS VIRTUAIS E FÍSICOS .......... 136
6.1 Desenvolvimento das diretrizes .............................................................................. 136
6.2 Procedimento para utilização das diretrizes .......................................................... 141
6.3 Validação das diretrizes ............................................................................................ 142
6.3.1 Desenvolvimento do questionário .................................................................... 142
6.3.2 Seleção das amostras ........................................................................................... 142
6.3.3 Coleta das informações ....................................................................................... 143
6.3.4 Análise e discussão dos resultados ................................................................... 143
6.4 Consolidação do capítulo.......................................................................................... 146
7 CONCLUSÃO ................................................................................................................... 147
7.1 Trabalhos futuros ....................................................................................................... 150
XXII
REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 152
APÊNDICE A Teses de doutorado sobre o PDP defendidas entre os anos de 2001 e
2010 ........................................................................................................................................ 167
APÊNDICE B Exemplos de software CAD/CAE e seus respectivos métodos
numéricos .............................................................................................................................. 172
APÊNDICE C Estrutura organizacional proposta para o PDP-Automotivo .............. 177
APÊNDICE D Modelo de questionário utilizado na pesquisa ..................................... 186
APÊNDICE E Distribuição dos respondentes e das notas para todas as atividades do
questionário .......................................................................................................................... 201
APÊNDICE F Identificação da necessidade de uso de protótipos de acordo com a
atividade do PDP-Automotivo .......................................................................................... 210
APÊNDICE G Modelo de questionário utilizado na pesquisa de validação das
diretrizes ............................................................................................................................... 222
1
1 INTRODUÇÃO
O processo de desenvolvimento de produtos (PDP) consiste em um conjunto de
atividades em que se busca, a partir das necessidades do mercado e considerando as
possibilidades, restrições tecnológicas e as estratégias competitivas da empresa,
chegar às especificações de projeto de um produto e de seu processo de produção,
para que a manufatura seja capaz de fabricá-lo (ROZENFELD et al., 2006).
O PDP também pode ser definido como um conjunto de atividades interligadas, em
partes simultâneas, com resultados mensuráveis e sequenciais (marcos), envolvendo
quase todos os departamentos da empresa ou organização, com o objetivo de
transformar as necessidades do mercado, explícitas ou implícitas, em produtos e ou
serviços economicamente viáveis (KAMINSKI, 2000).
Em um primeiro nível, as empresas transformam a matéria prima e outras entradas
em processos organizados, baseados em uma divisão laboral, em produtos e serviços
que podem ser vendidos no mercado (PRIES; SCHWEER, 2004).
Em síntese, o processo de desenvolvimento de produtos se inicia com uma macrofase
de planejamento estratégico, onde os objetivos e metas do produto ou conjunto de
produtos são definidos. Uma vez definido o conjunto de produtos, se tem a formação
do portfólio de projetos da organização, do qual determinados projetos podem, ou
não se tornar produtos a serem desenvolvidos.
Com a determinação do produto a ser desenvolvido, se tem a macrofase do
desenvolvimento do produto e dos demais meios necessários para a sua fabricação.
Atividades auxiliares ao desenvolvimento do produto, como dimensionamento e
treinamento de colaboradores, definição de fornecedores e planejamento do fluxo
logístico também ocorrem nesta macrofase.
Antes que a macrofase de desenvolvimento seja concluída, inicia-se a macrofase de
lançamento do produto no mercado. Nesta macrofase ocorrem os testes de produção,
a produção em escala e o lançamento do produto no mercado.
2
As redes de distribuição são abastecidas com o produto e faz-se a circulação do
produto no mercado, dependendo das características e ou objetivos e metas da
organização.
Com o encerramento do tempo determinado para a comercialização do produto, se
inicia a descontinuação do produto, e a execução dos planejamentos necessários para
a retirada do produto do mercado.
1.1 Protótipos virtuais e físicos no PDP
O uso de protótipos1 virtuais e físicos no processo de desenvolvimento de produtos
(PDP) se faz necessário, pois trás maturidade ao projeto, reduz as incertezas e auxilia
na conservação do fluxo de informação do produto durante todo o desenvolvimento.
A utilização de protótipos no PDP ocorre desde o início do desenvolvimento do
produto, até o lançamento do produto no mercado. Diferentes protótipos são
utilizados para diferentes necessidades, de modo que o projeto e o desenvolvimento
do produto (PRP) sejam concluídos e, em paralelo, se inicie o projeto do processo de
fabricação do produto (APQP, 1997, p.6).
Os protótipos também são utilizados no projeto do processo de fabricação (PPF), seja
para a simulação de um processo, ou para o desenvolvimento de meios auxiliares
para a produção do produto. Com o PPF finalizado, as instalações físicas são
realizadas e a produção do produto é iniciada. Uma vez que o produto está em
fabricação ocorre sua inserção no mercado e a sua venda aos consumidores.
Mesmo com a fabricação do produto mudanças no processo produtivo e no próprio
produto são realizadas, auxiliadas pelo uso de protótipos construídos em instalações
definitivas. Estas mudanças podem ocorrer para reduzir custos, adicionar novas
características ao produto, melhorar a qualidade e a confiabilidade, ou para unificar
componentes existentes em diferentes modelos produzidos na mesma organização
(CANDIDO; KAMINSKI, 2008).
1 Primeiro tipo ou exemplar; modelo (FERREIRA, 2004).
3
Os protótipos podem ser virtuais ou físicos, dependendo da necessidade e da
aplicação.
Quanto à aplicação os protótipos podem ser caracterizados como: protótipo
conceitual; protótipo geométrico; protótipo funcional; protótipo técnico e protótipo
final (VDI 3404, 2009).
Os protótipos conceituais (PCO) são a primeira idealização do conceito do produto
e/ou da fabricação.
Os protótipos geométricos (PGE) são aplicados na avaliação do tamanho, na forma e
ainda na avaliação das sensações provocadas pelo tato com o produto e/ou com a
fabricação.
Os protótipos funcionais (PFU) incorporam as funções definidas do produto e/ou
da fabricação. Algumas ou todas as funções podem ser testadas. A forma geométrica
pode ser diferente do produto e/ou da fabricação final.
Os protótipos técnicos (PTE) não diferem significativamente do produto e/ou da
fabricação final. Contudo, a técnica/tecnologia utilizada para se criar ou fabricar o
produto/componente e/ou da fabricação/dispositivo pode variar, quando
comparada com a utilizada na fabricação final.
Os protótipos finais (PFI) são utilizados para um propósito determinado, por
exemplo na fabricação de pequenos lotes de produtos. O PFI é essencialmente um
protótipo físico. Em determinados casos, pode ainda ser comercializado.
A tabela 1.1 mostra uma síntese dos diferentes protótipos descritos e suas aplicações.
4
Tabela 1.1 – Protótipos e suas aplicações.
(VDI 3404, 2009 – adaptado pelo autor).
Para a criação de protótipos virtuais e para a fabricação de protótipos físicos,
diferentes sistemas, técnicas/tecnologias são utilizadas. Entretanto, para melhor
compreensão desta afirmação, uma caracterização e padronização das nomenclaturas
utilizadas nesta tese se fazem necessário.
1.1.1 Caracterização e padronização das nomenclaturas: ferramentas; sistemas;
técnicas/tecnologias; softwares/programas e máquinas
Os trabalhos publicados sobre CAD/CAE, que incluem artigos, livros e demais obras
sobre o tema, apresentam uma caracterização não padronizada do que seja
CAD/CAE.
Blach; Landauer; Rösch e Simon (1998) caracterizam CAD como sendo um sistema. A
VDI 4426 (2004) caracteriza CAD como um termo genérico para várias atividades que
utilizam processamento eletrônico de dados, para projetar e construir, de forma
direta ou indireta. Barbieri; Bruno; Caruso e Muzzupappa (2008) caracterizam
CAD/CAE como sendo ferramentas de projeto. Noor (2011) caracteriza CAD/CAE,
entre outros, como sendo tecnologias auxiliadas por computador (CAx). Outros
trabalhos com diferentes caracterizações sobre o tema CAD/CAE ainda podem ser
citados.
Com o objetivo de padronizar as nomenclaturas utilizadas nesta tese, uma
organização e padronização das nomenclaturas ferramenta; sistema; técnica;
tecnologia; software e máquina é proposta.
protótipo aplicação
conceitual Avaliação do conceito do produto e/ou da fabricação.
geométrico Avaliação da geometria do produto e/ou da fabricação.
funcional Avaliação de funções do produto e/ou da fabricação.
técnico Teste piloto do produto/componente e/ou da fabricação/dispositivo.
final Pequenos lotes*.
* Apenas para protótipos físicos.
5
A proposição está fundamentada no significado da palavra, conforme o dicionário
brasileiro Ferreira (2004), e na argumentação do autor.
Ferramenta: 2.Utensílio(s) duma arte ou ofício.
Sistema: 1.Conjunto de elementos, entre os quais haja alguma relação.
2.Disposição das partes ou dos elementos de um todo, coordenados entre si,
e que formam estrutura organizada.
Técnica: 1.O conjunto de processos duma arte ou ciência.
Tecnologia: Conjunto de conhecimentos, esp. princípios científicos, que se
aplicam a um determinado ramo de atividade.
Software: 1.Em um sistema computacional, o conjunto dos componentes
informacionais, que não faz parte do equipamento físico e inclui os
programas e os dados a eles associados. 2.Qualquer programa ou conjunto
de programas de computador.
Programa: 5.Inform. Sequência completa de instruções a serem executadas
por computador. 7.Tec. Conjunto previamente definido de instruções a
serem executadas por uma máquina capaz de interpretá-las. 8. Programa de
computador.
Máquina: 1.Aparelho para comunicar movimento, ou para aproveitar, pôr
em ação ou transformar, energia ou agente natural. (FERREIRA, 2004).
Para o autor desta tese, ferramenta é o utensílio, ou o objeto criado, com o propósito
de auxiliar o processo de desenvolvimento do produto.
Sistema é um conjunto de elementos independentes, com finalidades distintas, mas
que se relacionam para atender objetivos comuns e necessários para o funcionamento
do sistema.
Técnica são o conjunto de métodos, processos e conhecimentos.
6
Tecnologia é a forma de utilizar a técnica, ou o conjunto de métodos, processos e
conhecimentos, para a realização dos objetivos necessários para o funcionamento do
sistema.
Software é o programa ou conjunto de programas de computador utilizado para
transformar a técnica/tecnologia em uma linguagem computacional, ou uma lista de
instruções, que possa ser interpretada e executada pelo computador. É por meio do
software que a interface entre o homem e o computador (máquina) é realizada. Tem
como entradas os requisitos do usuário, e como saídas resultados analisáveis e
interpretáveis.
Programa é uma sequência completa de instruções, constituídas por uma linguagem
específica, executadas por um software contido num computador.
Máquina é o meio ou equipamento utilizado (por exemplo, o computador), que
combina e transforma os sistemas; técnicas/tecnologias; software/ programas e a
energia, no produto final desejado.
A figura 1.1 mostra uma esquematização para as nomenclaturas propostas.
Figura 1.1 Esquematização do conceito.
Os protótipos virtuais e físicos são utilizados no auxílio ao processo de
desenvolvimento de produtos (PDP). No caso do PDP-Automotivo esta afirmação
também é pertinente. Portanto, nesta tese, ambos os protótipos, virtual e físico, serão
ferramenta
sistema
técnica/tecnologia
máq
uin
a
energia
ferramenta
sistema
técnica/tecnologia
software/programa
máq
uin
a
energia
7
considerados como ferramentas, pois são utensílios de um ofício, ou objetos de uma
profissão, que neste caso é a engenharia, para auxiliar o PDP-Automotivo.
As seções 1.1.2 e 1.1.3 mostram uma aproximação para associação e aplicação das
nomenclaturas propostas para o protótipo virtual (PV) e para o protótipo físico (PF).
1.1.2 Protótipo virtual (PV) e seus sistemas; técnicas/tecnologias;
softwares/programas e máquinas
Os protótipos virtuais (PV) são criados em sistemas, por intermédio dos quais
geometrias tridimensionais (3D), cores e texturas de superfície são geradas, de forma
a integrar o ser humano a um ambiente virtual criado por computador
(ZORRIASSATINE, et al., 2003; BERNARD, 2005; CECIL; KANCHANAPIBOON,
2007).
No caso do PV, sistema são os sistemas computacionais utilizados para a criação do
PV, por exemplo: sistemas de projeto auxiliado por computador (CAD) e os sistemas
de engenharia auxiliada por computador (CAE).
A técnica/tecnologia são as técnicas/tecnologias utilizadas na modelagem e
simulação do PV, por exemplo: modelagem por fio de arame (wireframe modelling);
modelagem por superfícies (surface modelling); modelagem por sólidos (solid
modelling) (LEE, 1999; VDI 4426, 2004); método dos elementos finitos (MEF), método
dos volumes finitos (MVF) e o método das diferenças finitas (MDF); (BATHE, 1996;
PEIRÓ; SHERWIN, 2005; SCHÄFER, 2006; CZICHOS; SAITO; SMITH, 2006; TALER;
DUDA, 2006).
Software é o programa ou conjunto de programas utilizados para transformar a
técnica/tecnologia, em uma linguagem computacional, por exemplo: software
CAD/CAE.
A máquina é o meio ou equipamento utilizado, que combina e transforma os
sistemas; técnicas/tecnologias; software/programas e a energia, no produto final
desejado, neste caso particular, no protótipo virtual.
8
A figura 1.2 mostra uma associação das nomenclaturas esquematizadas na figura 1.1,
para os sistemas; técnicas/tecnologias; programas/software e máquinas, utilizados na
criação de um protótipo virtual.
Figura 1.2 Associação das nomenclaturas sistemas; técnicas/tecnologias; software/programas e
máquinas para protótipos virtuais.
Demais sistemas, que fazem o uso combinado de sistemas CAD/CAE, podem ser
considerados como sistemas compostos, por exemplo: Fábrica Digital (FD) e
Realidade Virtual (RV).
1.1.3 Protótipo físico (PF) e seus sistemas; técnicas/tecnologias; softwares/
programas e máquinas
Os protótipos físicos (PF) são fabricados em sistemas, nos quais produtos são gerados
para diversos propósitos, como: análise ergonômica, estética, montagem, testes
funcionais, entre outras aplicações (ZORRIASSATINE, et al., 2003).
No caso do PF, sistema são os sistemas de prototipagem utilizados na fabricação do
PF, por exemplo: sistemas de prototipagem rápida (PR), sistemas de ferramental
rápido (FR) e sistemas de remoção de material (RM).
A técnica/tecnologia são as técnicas/tecnologias de prototipagem utilizadas na
fabricação do PF, por exemplo: estereolitografia (SLA); modelagem por fusão e
deposição (FDM); sinterização seletiva a laser (SLS); impressão 3D (3D printer);
remoção de material (RM); Vacuum Bagging (KAI; JACOB; MEI, 1997; PHAM;
ferramenta
sistema
técnica/tecnologia
máq
uina
energia
ferramenta
sistema
técnica/tecnologia
software/programa
máq
uina
energia
protótipo virtual (PV)
CAD/CAE
wireframe; surface; solidMDF; MVF; MEF
software CAD/CAE
com
puta
dor
9
GAULT, 1998; UPCRAFT; FLETCHER, 2003; SILVA; KAMINSKI, 2007; SILVA;
KAMINSKI, 2010; SILVA, 2008; VDI 3404, 2009).
Software são os programas utilizados para transformar as técnicas/tecnologias
advindas do PV, em uma linguagem compatível com o software/programa de
prototipagem, por exemplo: software de prototipagem rápida.
A máquina é o meio ou equipamento utilizado, que combina e transforma os
sistemas; técnicas/tecnologias; software/programas e a energia, no produto final
desejado, neste caso particular, no protótipo físico.
A figura 1.3 mostra uma associação das nomenclaturas esquematizadas na figura 1.1,
para os sistemas; técnicas/tecnologias; programas/software e máquinas, utilizados na
criação de um protótipo físico.
Figura 1.3 Associação das nomenclaturas sistemas; técnicas/tecnologias; software/programas e
máquinas para protótipos físicos.
1.2 O problema de pesquisa
De acordo com Gil (2010) a maneira mais fácil e direta de formular um problema é
por meio da formulação de perguntas. Posto esta afirmação, o problema de pesquisa
desta tese está formulado de acordo com cinco questões.
Questão 1: por que se faz necessário desenvolver um modelo de referência específico para o
processo de desenvolvimento do produto automotivo?
Questão 2: quais são os instantes no PDP em que há a necessidade de se utilizar protótipos?
energia
protótipo físico (PF)
PR/FR/RM
SL; SLS; FDM; 3D Printerusinagem; fresagem;
torneamento
software CAM/PR
ferramenta
sistema
técnica/tecnologia
máq
uina
ferramenta
sistema
técnica/tecnologia
software/programa
máq
uina
com
puta
dor
energia
10
Questão 3: como definir quais são os protótipos (PV ou PF) que podem ser utilizados?
Questão 4: como selecionar qual ou quais são os sistemas adequados para a criação, ou para a
fabricação destes protótipos?
Questão 5: como definir quais são as técnicas/tecnologias, que podem ser utilizadas para a
criação, ou para a fabricação destes protótipos?
1.3 Justificativa da pesquisa
O aprimoramento do processo de desenvolvimento de produtos já está consolidado
como uma forma estratégica das organizações manterem sua competitividade e
buscar diferentes maneiras de continuar desenvolvendo e lançando produtos
atrativos no mercado local e global.
Um aspecto identificado por Clark e Fujimoto (1991), Clark e Wheelright (1993),
Clausing (1994), Ulrich e Eppinger (2004) está relacionado à importância da
integração entre as atividades do PDP, como por exemplo, as atividades de projeto
do produto (PRP) e projeto do processo de fabricação (PPF).
Embora a questão da integração entre as atividades do PRP do PPF seja conhecida e
difundida entre os conhecedores do PDP, lacunas entre a integração destas
atividades ainda permanecem. Estas lacunas existem seja por problemas culturais
internos das organizações ou pela falta de interação entre os profissionais atuantes
nas diferentes fases e atividades do PDP. Isto faz com que determinadas informações
não sejam utilizadas durante o PDP, influenciando no tempo e no custo de
desenvolvimento do produto (SILVA; KAMINSKI, 2012).
Outra dificuldade é a existência de uma visão parcial dos profissionais sobre o PDP.
Os profissionais de engenharia, principalmente das grandes organizações, tendem a
pensar no PDP como um conjunto de atividades específicas onde se tem como
atividade fundamental apenas cálculos, desenhos, testes e validações, entre outras
11
atividades de engenharia. Falta a estes profissionais um conhecimento holístico2 do
PDP, ou seja, da construção de uma imagem única e integrada do processo de
desenvolvimento de produtos (ROZENFELD, 1997; ROZENFELD, AMARAL; 2010).
Isto mostra a necessidade de se conhecer todo o processo de desenvolvimento de
produtos.
Quanto a necessidade de se desenvolver um modelo de referência para o setor
automotivo, identificou-se que até o presente momento (2013) não se tem disponível
na literatura um modelo de referência específico, fundamentado em um referencial
teórico, sistematizado e organizado de forma científica.
Embora o APQP (1997) possa ser considerado um modelo de referência relacionado
ao setor automotivo, seu enfoque está em estratégias de qualidade e planos de
controle nos diferentes instantes do desenvolvimento do produto e do processo, além
do atendimento das expectativas dos clientes. Não se trata, portanto, de um modelo
específico para o desenvolvimento das atividades pertinentes ao projeto do
automóvel e ao projeto dos processos de fabricação do mesmo.
Outra abordagem sobre este tema pode ser encontrada no livro Automotive
development processes: processes for successful customer oriented vehicle development. Trata-
se de uma literatura sobre o processo de desenvolvimento automotivo, entretanto,
como relata o autor [...]trata-se mais de um relato pessoal do que um manual para o
desenvolvimento de veículos (WEBER, 2009). O autor complementa descrevendo que
[...] comparado com outras publicações sobre desenvolvimento automotivo, a
abordagem (approach) seguida neste livro reflete mais o ponto de vista dos
consumidores do que dos engenheiros [...] (WEBER, 2009).
Demais pesquisas sobre diferentes modelos de processo de desenvolvimento de
produtos mostram que tais modelos possuem abordagens genéricas, e não
específicas, sobre o desenvolvimento do produto automotivo (SHAFARI;
WOLFENSTETTER; WOLF; KRCMAR, 2010).
2 De acordo com Ferreira (2004), a palavra holístico significa: que dá preferência ao todo ou a um sistema completo, e não à análise, à separação das respectivas partes componentes.
12
Quanto a proposição de um conjunto de diretrizes para a seleção de protótipos
virtuais e físicos; esta se fundamenta na necessidade de se utilizar ambos os
protótipos, virtuais e físicos, no processo de desenvolvimento do produto
automotivo.
Ramos (2010) apud Franco (2010), argumenta que a realização de ensaios veiculares
do tipo crash test é necessária apenas para validar as simulações realizadas de forma
virtual, e que entre os anos de 1975 e 2010, a quantidade de testes físicos (crash test)
realizados por uma determinada montadora de automóveis atingiu a marca de 2.000
testes. No mesmo período, a quantidade de testes virtuais ultrapassou a marca de
8.000 testes (RAMOS, 2010 apud FRANCO, 2010).
Por outro lado Morassi (2010) apud Braga (2010) assegura que [...] o trabalho virtual
não basta para os responsáveis pelo projeto do automóvel tomarem decisão. Segundo
este, quatro modelos físicos são preparados e alterados de acordo com a evolução do
projeto. Dos quatro modelos preparados, dois são selecionados para dar origem a
modelos construídos em escala 1:1.
Diante das argumentações apresentadas por Braga (2010) e Franco (2010), conclui-se
que mesmo que o incremento dos testes virtuais possa ter reduzido a quantidade dos
testes físicos, ambos os protótipos, virtuais e físicos, são importantes e necessários
para o processo de desenvolvimento do produto automotivo.
A partir desta realidade espera-se que as diretrizes aqui propostas possam auxiliar
estes profissionais no desenvolvimento de suas atividades.
1.4 Objetivo
Diante do problema de pesquisa apresentado e suas justificativas esta tese tem como
objetivos desenvolver um modelo de referência específico para o processo de
desenvolvimento do produto automotivo, denominado de PDP-Automotivo, e a
partir deste modelo de referência propor um conjunto de diretrizes para a seleção de
protótipos virtuais e físicos.
13
1.5 Classificação da pesquisa
As pesquisas podem ser classificadas de diferentes maneiras. Mas para que a
classificação seja coerente, é necessário definir previamente o critério
adotado para classificação. Assim, é possível estabelecer múltiplos sistemas
de classificação e defini-las segundo a área de conhecimento, a finalidade, o
nível de explicação e os métodos adotados (GIL, 2010, p.25-26).
1.5.1 Classificação da pesquisa de acordo com a área de conhecimento
De acordo com a área de conhecimento, o Conselho Nacional de Desenvolvimento
Científico e Tecnológico (CNPq) classifica as pesquisas em sete grandes áreas: 1.
Ciências Exatas e da Terra; 2 Ciências Biológicas; 3. Engenharias; 4. Ciências da
Saúde; 5. Ciências Agrárias; 6. Ciências Sociais Aplicadas; e 7. Ciências Humanas
(GIL, 2010).
Quanto a área de conhecimento, o conteúdo desenvolvido nesta tese está contido na
grande área 3. Engenharias.
1.5.2 Classificação da pesquisa de acordo com a finalidade
De acordo com a finalidade, a Adelaide University (2008) apud Gil (2010) define
quatro categorias de classificação: a pesquisa básica pura; a pesquisa estratégica; a
pesquisa aplicada e o desenvolvimento experimental.
Quanto a finalidade, esta tese está classificada como pesquisa aplicada, pois se trata
da aquisição de certos conhecimentos, com o propósito de aplicá-los em uma
situação específica, neste caso particular, no processo de desenvolvimento do
produto automotivo.
1.5.3 Classificação da pesquisa de acordo com o nível de explicação
Quanto ao nível de explicação, Gil (2010) propõe a classificação das pesquisas em:
pesquisas exploratórias; pesquisas descritivas e pesquisas explicativas.
14
Neste sistema de classificação, esta tese está classificada como exploratória. Devido a
familiaridade com o problema proposto, e com os diferentes tipos de levantamentos
de informações utilizados (levantamento bibliográfico; entrevistas com pessoas com
experiência prática no assunto; análise de exemplos existentes).
1.5.4 Classificação da pesquisa de acordo com os métodos adotados
Quanto aos métodos adotados as pesquisas podem ser delineadas em: 1. Pesquisa
bibliográfica; 2. Pesquisa documental; 3. Pesquisa experimental; 4. Ensaio clínico; 5.
Estudo caso-controle; 6. Estudo de coorte; 7. Levantamento de campo; 8. Estudo de
caso; 9. Pesquisa etnográfica; 10. Pesquisa fenomenológica; 11. Teoria fundamentada
nas informações; 12. Pesquisa-ação e 13. Pesquisa participante (GIL, 2010).
Ainda quanto aos levantamentos de campo (7), Miguel et al. (2010) classifica as
pesquisas como exploratória e confirmatória.
Com base nos métodos adotados, esta tese está classificada em: pesquisa
bibliográfica; pesquisa documental; levantamento de campo. Quanto ao
levantamento de campo, esta tese também está classificada como uma pesquisa do
tipo confirmatória.
Para resumir a classificação desta tese de acordo com os múltiplos sistemas de
classificação sugeridos por Gil (2010) e Miguel et al. (2010), esta tese pode ser descrita
como:
quanto a área de conhecimento: 3. Engenharias;
quanto a finalidade: pesquisa aplicada;
quanto ao nível de explicação: exploratória;
quanto aos métodos adotados: pesquisa bibliográfica; pesquisa documental e
pesquisa confirmatória.
15
1.6 Estrutura da tese
Esta tese está estruturada em sete capítulos. No capítulo um é feita uma introdução
sobre o PDP e sobre PV e PF. A justificativa, o objetivo da pesquisa, a classificação da
pesquisa e a estruturação da tese também são apresentados.
No capítulo dois um referencial teórico sobre o PDP é desenvolvido, organizado e
apresentado em ordem cronológica. Um estudo de caso é realizado para verificar o
PDP automotivo de três mercados e culturas diferentes. Para isto três montadoras
são selecionadas. Para organização do referencial teórico utiliza-se de pesquisa
bibliográfica. Para organização do estudo de caso utiliza-se de pesquisa documental,
pesquisa bibliográfica, e entrevistas a profissionais especialistas do setor automotivo.
Nos capítulos três e quatro, um referencial teórico sobre protótipo virtual (PV) e
protótipo físico (PF) também é apresentado. Para organização destes referenciais
teóricos, utiliza-se pesquisa bibliográfica e pesquisa de campo.
A pesquisa bibliográfica tem parte do seu levantamento realizado na Technische
Universität Darmstadt, na Alemanha, no departamento de Datenverarbeitung in der
Konstruktion (Dik), financiada pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento
Científico e Tecnológico (CNPq) brasileiro, e pelo Deutscher Akademischer Austausch
Dienst (DAAD) alemão.
No capítulo cinco se têm o desenvolvimento, a proposição e a validação do modelo
de referência para o processo de desenvolvimento do produto automotivo,
denominado de PDP-Automotivo. Para o desenvolvimento do PDP-Automotivo,
utiliza-se como base o referencial teórico desenvolvido no capítulo dois. Para sua
validação, adota-se como método o levantamento de campo do tipo confirmatório.
No capítulo seis se tem o desenvolvimento, a proposição e a validação do conjunto
de diretrizes para seleção de protótipos virtuais e físicos. Para o desenvolvimento do
conjunto de diretrizes faz-se uso do PDP-Automotivo, e dos referenciais teóricos
16
desenvolvidos nos capítulos três e quatro. Para validação do conjunto de diretrizes,
também se adota como método o levantamento de campo do tipo confirmatório.
No capítulo sete se tem a conclusão da tese e sugestões para trabalhos futuros.
A figura 1.4 ilustra a estruturação da tese.
17
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18
2 PROCESSO DE DESENVOLVIMENTO DE PRODUTOS (PDP)
Este capítulo apresenta um referencial teórico sobre o processo de desenvolvimento
de produtos (PDP) com foco no setor metal mecânico. Um estudo de caso é realizado
para verificar o PDP automotivo de três mercados e culturas diferentes. Para isto três
montadoras são selecionadas. Para organização do referencial teórico utiliza-se de
pesquisa bibliográfica. Para organização do estudo de caso utiliza-se de pesquisa
documental, pesquisa bibliográfica, e entrevistas a profissionais especialistas do setor
automotivo.
O referencial teórico está organizado em ordem cronológica ascendente, abrangendo
principalmente a década de 1980 até a década de 2010. Está fundamentado em teses
de doutorado defendidas no Brasil, e em livros e periódicos científicos que
descrevem o processo de desenvolvimento de produtos (PDP) na amplidão do tema.
O critério para seleção das teses de doutorado teve como base o periódico Product:
Management & Development do Instituto de Gestão de Desenvolvimento do Produto
(IGDP, 2009). Foram pesquisadas teses de doutorado orientadas por membros do
corpo editorial do periódico, que são pesquisadores de diferentes temas do processo
de desenvolvimento de produtos. O apêndice A apresenta uma síntese sobre as teses
de doutorado pesquisadas.
A partir do referencial teórico e do estudo de caso um comparativo é realizado. O
capítulo é então consolidado e finalizado com as considerações pertinentes.
2.1 Referencial teórico
De acordo com Asimow (1968) quando um determinado projeto é iniciado e
desenvolvido, uma sequência de eventos desdobra-se numa ordem cronológica,
dando origem a um modelo, que quase sempre é comum a todos os projetos. A
figura 2.1 mostra o modelo geral apresentado por Asimow (1968).
19
Figura 2.1 Modelo geral de desenvolvimento de um projeto (ASIMOW, 1968).
Nota-se que o modelo geral de Asimow (1968) é composto por um conjunto de fases
sequenciais com início na viabilidade de execução do projeto, depois o seu
desenvolvimento, posteriormente o desenvolvimento dos recursos para a sua
produção, seu consumo e por fim, a sua retirada do mercado.
Em 1970, poucas empresas competiam com produtos em escala global. Em 1991,
estas empresas já somavam mais de 20 competidoras, das quais se destacavam
grandes marcas como a General Motors (GM) (CLARK; FUJIMOTO, 1991).
O desenvolvimento, a produção e o consumo estão integrados em um grande fluxo
de informações que circula por todo o sistema de desenvolvimento. O fluxo deste
sistema é representado por meio da seguinte sequência: conceito do produto;
planejamento do produto; projeto do produto; projeto do processo; processo de
produção; estrutura do produto; função do produto e a satisfação do consumidor
(CLARK; FUJIMOTO, 1991, p.23).
20
Clark e Wheelwright (1993, p.9) apresentam o PDP em fases denominadas de [...]
fases típicas do desenvolvimento do produto [...]. Estas fases são: desenvolvimento
do conceito; planejamento do produto; produto/processo de engenharia; produção
piloto/produção para o mercado3.
Uma diretriz que apresenta uma metodologia, estratégias para ação, tarefas para
projeto e desenvolvimento de produtos e sistemas é a VDI 2221 (1993). A
estruturação proposta nesta diretriz inclui as fases do desenvolvimento e vida do
produto (planejamento do produto, desenvolvimento e construção, fabricação,
montagem e testes, distribuição, consumo, utilização, descarte e reciclagem do
produto); os sistemas de informação envolvidos (requisitos/objetivos) e os processos
de apoio ao desenvolvimento do produto (acompanhamento/monitoramento do
produto).
Outra característica desta diretriz, está na transmissão dos requisitos/objetivos
advindos dos sistemas preliminar, de desenvolvimento, de produção, de operação e
de mudança para o fluxo do processo de desenvolvimento, de modo que os
resultados e as experiências sejam implementados no desenvolvimento de produtos
correntes, ou aproveitados no desenvolvimento de produtos futuros.
A figura 2.2 mostra a estruturação proposta do ciclo de desenvolvimento do
produto, sua utilização e reciclagem, conforme VDI 2221 (1993).
3 Ramp-up, uma expressão do idioma inglês e aqui traduzida como produção para o mercado, deve ser entendida como o incremento sucessivo do volume de produção até que se tenham as quantidades estabelecidas pela organização para o mercado de usuários consumidores.
21
Figura 2.2 Diretrizes para o projeto e o desenvolvimento de produtos e sistemas
(VDI 2221, 1993 – adaptado pelo autor).
O sucesso de um produto também está condicionado ao atendimento das
expectativas dos usuários, além de atender prazos e custos que representem valor.
Para isto, além do processo de desenvolvimento do produto ser por si organizado,
deve ser também flexível. Portanto, as equipes de qualidade envolvidas no
desenvolvimento do produto devem estar preparadas para modificar os planos de
qualidade e então atender as expectativas dos usuários (APQP, 1997). A figura 2.3
mostra uma representação do cronograma de planejamento da qualidade do produto
que, de acordo com o APQP (1997), deve ser prioridade de trabalho após a
Mercado/NecessidadeProblema
Potenciais Negócios/metas
Planejamento do produto /Tarefas
DesenvolvimentoConstrução
Fabricação/Montagem/Testes
Distribuição/Serviços/Vendas
Uso/Consumo/Manutenção
UtilizaçãoTérmica
Reciclagem
acom
panh
amen
to /
mon
itor
amen
to d
o pr
odut
o
requ
isit
os /
obj
etiv
os
Descarte/Ambiente
Sistema preliminar
Sistema desenvolvimento
Sistema produção
Sistema introdução
Sistema operação
Sistema mudança
22
organização e definição da equipe de planejamento da qualidade do produto. Uma
característica desta representação é a apresentação concomitante das fases do PDP.
Figura 2.3 Cronograma de planejamento da qualidade do produto (APQP, 1997).
A fase de planejamento tem como saídas (outputs) ou resultados da fase a definição
dos objetivos do projeto, o estabelecimento das metas de qualidade, a elaboração de
listas de materiais e um fluxograma preliminar do processo. Tem-se ainda a
elaboração de listas preliminares com as características do produto e do processo,
além de um plano de garantia do produto.
A fase de projeto e desenvolvimento do produto tem como saídas a análise do modo
e efeitos de falha de projeto, o projeto para manufatura e montagem, a verificação do
projeto, as análises críticas de projeto e a construção de protótipos. Os desenhos de
engenharia incluindo os dados matemáticos são elaborados, as especificações de
engenharia e de material são feitas bem como as alterações de desenhos e de
especificações.
A fase de desenvolvimento do processo tem como saídas a definição dos padrões de
embalagem, a análise crítica do sistema de qualidade do produto e do processo, a
elaboração de um fluxograma do processo, o desenvolvimento do layout das
23
instalações, a definição de uma matriz de características4 e a análise do modo e
efeitos de falha do processo.
A fase de validação do produto e do processo tem como saídas a realização da
produção piloto, a avaliação dos sistemas de medição, o estudo preliminar da
capacidade do processo, a aprovação de peças da produção e a realização de testes
de validação da produção. Tem-se também a avaliação de meios auxiliares da
produção como, por exemplo, dispositivos de acondicionamento e transporte e
dispositivos interoperacionais. É feita a descrição do plano de controle da produção e
a aprovação do planejamento da qualidade.
A fase de análise da retroalimentação e ação corretiva tem como saídas a redução de
variações do processo por meio de técnicas estatísticas como cartas de controle e
diagramas de medições. Procura-se adequar o produto ou serviço com o objetivo de
satisfazer o usuário. Existe a entrega e a assistência técnica de planejamento da
qualidade, que mantém uma parceria entre fornecedor e usuário em relação à
solução de problemas, e processos de melhoria contínua.
Para Kaminski (2000) o desenvolvimento de um projeto não ocorre de forma linear, e
sim de forma interativa, no qual cada item depende de outros para que todo o
sistema funcione harmonicamente. Com isto, a imagem que pode representar de
forma adequada o processo de um projeto é a de uma espiral. Nas primeiras voltas
os itens são definidos de forma básica. Com a evolução do projeto (demais voltas da
espiral) o projeto é detalhado até convergir para sua conclusão. A figura 2.4 mostra
um exemplo de espiral de projeto para o desenvolvimento de um automóvel.
4 De acordo com o APQP (1997) [...] uma matriz de características é uma técnica analítica recomendada para mostrar a relação entre os parâmetros do processo e as estações de manufatura [...].
24
Figura 2.4 Exemplo de espiral de projeto (KAMINSKI, 2011).
Sob a perspectiva de que o desenvolvimento de produtos é um processo deliberado
de negócios, envolvendo uma grande quantidade de decisões, Krishnan e Ulrich
(2001) denominaram esta perspectiva como perspectiva de decisão ou decision
perspective. Por uma conveniência organizacional, estas decisões foram classificadas
em quatro categorias: desenvolvimento do conceito, projeto da cadeia de
suprimentos, projeto do produto, início da produção e lançamento. Para
fundamentar esta perspectiva de decisão foi realizada uma revisão da literatura, que
compreendeu o período de 1988 até 1998 (KRISHNAN; ULRICH, 2001).
Outra abordagem para o desenvolvimento de produtos é a denominada de projeto
axiomático. Nesta abordagem, o projeto é estruturado em domínios, que compõem o
mundo de projetos, denominados de: domínio dos consumidores, domínio
funcional, domínio físico e domínio de processo (SUH, 2001). A figura 2.5 mostra
uma representação dos quatro domínios supracitados, com os vetores característicos
de cada domínio.
25
Figura 2.5 Os quatro domínios de acordo com o conceito de projeto axiomático (SUH, 2001 – adaptado
pelo autor).
A simbologia representada por colchetes { } na figura 2.5 representa os vetores de
cada domínio. O domínio dos consumidores {CO} é caracterizado pelas necessidades,
ou atributos, que o consumidor procura em um determinado produto, processo,
sistema ou material. No domínio funcional {FU}, as necessidades dos consumidores
são especificadas em termos de requerimentos funcionais e restrições. Para satisfazer
os requerimentos do domínio funcional, são concebidos parâmetros de projeto ao
domínio físico {FI}. Por fim, para se produzir o produto especificado em termos de
domínio físico {FI}, desenvolve-se o processo, que é caracterizado pelas variáveis de
processo, no domínio de processo {PR} (SUH, 2001).
O processo de desenvolvimento de produtos descrito por Ulrich e Eppinger (2004)
pode ser entendido como uma sequência de passos ou atividades que uma empresa
utiliza para conceber, projetar e comercializar um produto. Em complemento a isto
Ulrich e Eppinger (2004) afirmam que muitos destes passos ou atividades são mais
intelectuais e organizacionais do que físicos.
No modelo de referência de Rozenfeld et al. (2006) o PDP é representado por três
macrofases definidas como pré-desenvolvimento; desenvolvimento e pós-
desenvolvimento. Estas macrofases estão subdivididas nas fases de planejamento
estratégico dos produtos; planejamento do projeto; projeto informacional; projeto
conceitual; projeto detalhado; preparação para produção; lançamento do produto;
acompanhamento do produto/processo e a descontinuidade do produto. Cada uma
{CO} {FU} {FI} {PR}
26
destas fases é formada por várias atividades. A figura 2.6 mostra uma visão geral
deste modelo de referência.
Figura 2.6 Visão geral do modelo de referência do PDP (ROZENFELD et al., 2006).
O modelo de processo de desenvolvimento de produtos de Dieter e Schmidt (2009)
também está estruturado por meio de fases. Na fase zero se tem o planejamento que
deve ser feito antes da aprovação do projeto do produto. Na fase um se tem o
desenvolvimento do conceito do produto considerando os diferentes meios de
produção e cada subsistema a ser projetado. Na fase dois, as funções do produto são
examinadas, de acordo com a divisão do produto em vários subsistemas. Na fase
três, ocorre o detalhamento do projeto. Nesta fase, o projeto é levado ao estado de
uma descrição completa de engenharia, de um produto testado e da capacidade
produtiva. Na fase quatro, o produto é testado e adequado conforme os testes
realizados nas versões pré-fabricadas do produto. Na fase cinco, o processo de
manufatura do produto se inicia conforme curva de volume de produção, qualidade
e estabilidade do processo produtivo. A figura 2.7 mostra uma ilustração deste
modelo.
Figura 2.7 O processo de desenvolvimento de produtos (Dieter; Schmidt, 2009).
27
A modelagem do PDP apresentada entre os anos de 1968 a 2009 por Asimow (1968);
Clark e Fujimoto (1991), Clark e Wheelright (1993), APQP (1997); Kaminski (2000);
Krishnan e Ulrich (2001), Ulrich e Eppinger (2004), Rozenfeld et al. (2006), Dieter e
Schmidt (2009) está estruturada em macrofases, fases e atividades. Os modelos
apresentados nas teses contidas no apêndice A, que abrangem ainda o ano de 2010,
também apresentam, na sua maioria, esta mesma modelagem. Uma exceção a este
tipo de modelagem é identificada no projeto axiomático proposto por Suh (2001).
Cada macrofase, fase e atividade geram um conjunto de informações. Em síntese este
conjunto de informações é o que caracteriza o final de uma fase e o início da fase
seguinte, portanto, são como requisitos para a continuidade do processo de
desenvolvimento.
Uma sistemática utilizada para avaliar, aprovar ou revisar este conjunto de
informações é denominada de revisão de fases ou gates no idioma inglês. Os gates
podem ser técnicos e/ou gerenciais. Os gates técnicos podem ocorrer durante todo o
PDP, enquanto que os gates gerenciais ocorrem em momentos específicos e
estratégicos do PDP. Os gates técnicos devem tratar apenas de questões técnicas, e
podem ser definidos no modelo de referência específico da organização. Podem
ocorrer ainda ao final dos ciclos de detalhamento e otimização, na fase de projeto
detalhado. Já os gates gerenciais ocorrem no momento de avaliação das fases, e
devem considerar três temas: o cumprimento da atividade planejada; a qualidade da
entrega (das informações) e a gestão do portfólio (ROZENFELD et al., 2006;
KERZNER, 2013). A figura 2.8 apresenta uma representação dos gates técnicos e
gerenciais em um modelo genérico do processo de desenvolvimento de produtos.
Figura 2.8 Representação de gates técnicos e gerenciais no PDP (SILVA; KAMINSKI, 2012).
LEGENDA gates gerenciais gates técnicos
ESTRATÉGIA DO PRODUTO
PRODUÇÃO E MELHORIACONTÍNUA
nI IIn IV V VIIII
DESENVOLVIMENTO DO PRODUTOE DO PROCESSO
n n n n n n
ATIVIDADES
ATIVIDADES
ATIVIDADES
ATIVIDADES
ATIVIDADES
ATIVIDADES
ATIVIDADES
ATIVIDADES
ATIVIDADES
ATIVIDADES
28
Durante mais de três décadas (1970 até 2010) o PDP evoluiu, influenciado pelo
mercado, que por sua vez foi e continuará sendo influenciado pelos usuários, além
da influência de concorrentes, que desenvolvem e produzem produtos
continuamente.
Alguns autores apresentam o PDP como um conjunto de fases sequenciais (Asimow,
1968; Clark e Fujimoto, 1991; Dieter e Schimidt, 2009), outros apresentam o PDP
como um conjunto de processos concomitantes (APQP, 1997; Rozenfeld et al., 2006)
ou mesmo por meio de uma espiral de projeto (Kaminski, 2000).
O fato é que o PDP é por si complexo, interativo, dinâmico, adaptativo e evolutivo.
Depende de pessoas, de ideias, de sistemáticas, de recursos tecnológicos e fabris,
para manufaturar um produto que seja o mais compatível possível com as
necessidades dos usuários, além de ser técnico e economicamente viável.
Preocupações futuras, e pesquisas nos diferentes campos da engenharia sobre o
futuro da metodologia de projeto envolvendo reflexões e propostas sobre este tema,
são exemplos da preocupação contínua, em aprimorar os processos de
desenvolvimento de produtos (BIRKHOFER, 2011).
2.2 Estudo de caso
Para a seleção dos exemplos de PDP automotivos que compõem o estudo de caso,
primeiro observou-se a produção global de autoveículos5, independente da
categoria6. A tabela 2.1 mostra a distribuição da produção de autoveículos por
continentes (ANFAVEA, 2012).
Tabela 2.1 Distribuição da produção de autoveículos por continentes.
5 Autoveículos são automóveis, caminhões, ônibus, comerciais leves e máquinas agrícolas automotrizes. 6 Categoria: refere-se aos diferentes tipos de autoveículos que são comercializados e que são agrupados de acordo com o seu tamanho, motorização e público alvo.
Continentes Asia Europa América África Oceania
produção (%) 50,4 26,4 22,2 0,7 0,3
29
Ao analisar a tabela 2.1 é possível determinar os três continentes com a maior
produção de autoveículos: a Ásia com 50,4%, em seguida a Europa com uma
produção de 26,4% e por fim a América com 22,2% da produção. A Oceania e a
África representam uma produção de 0,7% e 0,3% respectivamente.
Para o setor automotivo, os três continentes com a maior produção representam três
mercados ou culturas diferentes. Com o objetivo de verificar o PDP automotivo
destes três mercados ou culturas, selecionou-se uma montadora representante de
cada continente sendo para a Ásia a Toyota; para a Europa a Volkswagen (VW) e
para a América a General Motors (GM). Apenas no Brasil, no ano de 2011, estas três
montadoras juntas produziram mais de 1.532.000 veículos, o que representa 44,95%
de toda a produção de veículos no Brasil (ANFAVEA, 2012).
As informações utilizadas para a apresentação do estudo de caso são: levantamentos
bibliográficos sobre o PDP asiático; levantamentos bibliográficos e o conhecimento
do autor para o PDP europeu; levantamentos bibliográficos, documentos e
entrevistas a engenheiros seniores para o PDP americano.
2.2.1 O processo de desenvolvimento de produtos de uma montadora asiática
O modelo apresentado, também denominado de sistema enxuto de desenvolvimento
de produtos (SEDP) está estruturado em três partes denominadas de subsistemas: o
subsistema processo; o subsistema pessoal e o subsistema ferramentas e tecnologia.
Os três subsistemas são constituídos por treze princípios. Sob o aspecto de fluxo do
desenvolvimento do produto, o PDP da montadora asiática segue basicamente o
seguinte processo evolutivo: definição do conceito do automóvel; definição do estilo;
projeto do automóvel em sistemas CAD; desenvolvimento e construção de
protótipos; interação contínua da engenharia de produção durante o processo de
desenvolvimento do automóvel; construção de ferramentais; lançamento do produto;
acompanhamento da qualidade do produto, além da constante preocupação com a
redução de desperdícios (SHINGO, 1989; AMASAKA, 2002; AMASAKA, 2007;
30
MORGAN; LIKER, 2008; JAYARAM; DAS; NICOLAE, 2010; ). A figura 2.9 mostra
uma visão geral deste modelo.
Figura 2.9 Visão geral do PDP da montadora asiática (MORGAN; LIKER, 2008 – adaptado pelo autor).
Os dois subsistemas, pessoal e ferramentas e tecnologia podem ser entendidos como
os recursos ou meios para o processo de desenvolvimento e estão implícitos na figura
2.9.
O subsistema processos contempla todas as sequências de atividades exigidas desde
o conceito do automóvel até a sua produção. Neste processo de engenharia se tem a
informação, a identificação das necessidades dos usuários, as características dos
produtos anteriores, informações sobre produtos competitivos, conceitos de
engenharia e demais informações necessárias. Estas informações são transformadas
em uma engenharia completa de um produto para manufatura (MORGAN; LIKER,
2008).
As empresas japonesas se utilizam de diversas estratégias para coletar informações.
Projetistas do produto recebem informações dos engenheiros de produção a respeito
das capacidades do processo. Os representantes das diferentes funções do projeto e
da fabricação se reúnem com frequência formalmente ou informalmente. Juntos
discutem o projeto em andamento e ajudam uns aos outros a resolver problemas
(LIKER; SOBEK II, 1996).
Conceito
Estilo
Projeto com CAD
Protótipo
Engenharia de produção
Ferramentaria
Desenvolvimento do processo
Lançamento
Construção de ferramentas
Conceito do design Tempo Começo da Produção
Tempo sem valor agregado (desperdício)
Tempo com valor agregado
Desenvolvimentode fornecedores
Qualidadedo produto
Suporte ao lançamentoSuporte à mudança de engenharia
CAD
Escolha do tema do modelo de argila
Modelo de negócioMarketing
31
O subsistema processo é formado pelos princípios um, dois, três e quatro
respectivamente. O princípio um tem como objetivo estabelecer o valor definido pelo
usuário para separar o valor agregado do desperdício. O princípio dois tem como
objetivo concentrar esforços no início do processo de desenvolvimento de produtos
para explorar integralmente as alternativas disponíveis. O princípio três tem como
objetivo criar um nivelamento de fluxo do processo de desenvolvimento do produto.
O princípio quatro tem como objetivo utilizar uma padronização rigorosa para
reduzir a variação e criar flexibilidade7 e resultados previsíveis
(MORGAN; LIKER, 2008).
No subsistema pessoal se tem o recrutamento, a seleção e o treinamento de
engenheiros. Incluem-se também os estilos de liderança, os padrões de estrutura e
aprendizagem organizacionais.
Uma característica do subsistema pessoal é o fator denominado cultura, podendo ser
abrangente no resumo da linguagem, dos símbolos, das convicções e dos valores
compartilhados da organização (MORGAN; LIKER, 2008).
O subsistema pessoal é formado pelos princípios cinco, seis, sete, oito, nove e dez
respectivamente. O princípio cinco tem como objetivo o desenvolvimento de um
sistema de engenheiro-chefe para liderar o desenvolvimento do produto do início até
o final. O princípio seis tem como objetivo organizar e balancear a competência
funcional com a integração multifuncional. O princípio sete tem como objetivo
desenvolver a competência técnica superior em todos os engenheiros. O princípio
oito tem como objetivo integrar plenamente os fornecedores ao sistema de
desenvolvimento de produtos. O princípio nove tem como objetivo consolidar o
aprendizado e a melhoria contínua. O princípio dez tem como objetivo construir uma
cultura de suporte à excelência e à melhoria ininterrupta (MORGAN; LIKER, 2008).
7 Flexibilidade. Quando se tem uma padronização, por exemplo: seja um procedimento de trabalho. Torna-se possível deslocar operadores para diferentes atividades e diferentes áreas do processo, de forma que os mesmos tenham sempre um mesmo método de inspeção, atuação e produção em diferentes postos de trabalho.
32
No subsistema ferramentas e tecnologia se tem o desenvolvimento e fabricação dos
meios necessários para transformar o projeto do automóvel em um produto final
manufaturado. Incluem-se neste subsistema ferramentas para a produção de peças
estampadas, tecnologias CAD, tecnologias de máquinas, manufatura digital e
tecnologias de teste. Softwares para auxiliar o trabalho do pessoal envolvido no
desenvolvimento do produto, ou para resolução de problemas, aprendizagem,
padronização das melhores práticas, também estão contidos neste subsistema
(MORGAN, LIKER, 2008).
O subsistema ferramentas e tecnologia é formado pelos princípios onze, doze e treze.
O princípio onze tem como objetivo adaptar a tecnologia ao pessoal e ao processo. O
princípio doze tem como objetivo direcionar a organização mediante comunicação
simples e visual (gerenciamento visual). O princípio treze tem como objetivo o uso de
ferramentas para a padronização e o aprendizado organizacional.
Quanto à estrutura organizacional de desenvolvimento do produto, a figura 2.10
mostra de forma simplificada os departamentos envolvidos no processo de
desenvolvimento de produtos da montadora asiática.
Figura 2.10 Organograma básico da montadora asiática (adaptado de TANAKA, 2010).
As engenharias de projetos e produção se reportam diretamente a um gerente geral e
de forma indireta também ao engenheiro-chefe, de acordo com o projeto em
desenvolvimento. Departamentos como vendas e marketing e finanças acompanham
o processo de desenvolvimento conforme atividades específicas e dão suporte às
engenharias.
33
2.2.2 O processo de desenvolvimento de produtos de uma montadora europeia
O processo de desenvolvimento do produto automotivo da montadora europeia está
estruturado em conformidade com as seguintes macrofases: desenvolvimento do
conceito; desenvolvimento da série e preparação da série (SILVA, 2008). A figura 2.11
mostra uma síntese de estruturação do PDP da montadora.
Figura 2.11 PDP da montadora europeia (FORM, 2013).
A macrofase de desenvolvimento do conceito do automóvel é caracterizada pela
confirmação das características do automóvel. Estas características estão baseadas
nas famílias de produtos correntes e disponíveis no mercado. As principais fases
desta macrofase são o início de planejamento do produto (PPS), o posicionamento do
produto (POS), o relatório de estado do planejamento do produto (SBP), a
preparação estratégica do projeto (SP), a definição do projeto (PD) e a decisão do
projeto (PE) (SILVA, 2008).
O início do planejamento do produto (PPS) é fundamentado na estratégia de
mercado da montadora, no plano de vida do produto e no portfólio de projetos
(projetos futuros e ou ideias de projetos).
O posicionamento do produto (POS) é caracterizado pela confirmação das
características do veículo, a partir das informações de mercado. Com isto se tem um
cenário claro sobre o posicionamento do produto, as tecnologias envolvidas e o
portfólio de produtos da montadora.
Desenvolvimento do conceito
PPS POS SBP SP PD PE DE/LH1 V1PT DDKM DDKM/LH2 LF PVS 0S SOP
Lançamento dos agregados
Ajuste de agregados e módulos
Preparação da sérieDesenvolvimento da série
adaptaçõesAgregado PVS Agregado SOP
Agregado para protótipo
Decisão demodelo
Veículo
1. PT
34
No relatório de estado do planejamento do produto (SBP) se tem a confirmação do
primeiro caderno de especificações para o usuário, a seleção das alternativas de
conceito para o detalhamento do produto e a liberação de recursos financeiros até a
fase de preparação estratégica do produto (SP).
Na fase de preparação estratégica do produto (SP), as estratégias de projeto
desenvolvidas nas fases de PPS, POS e SBP são implementadas. Os principais
objetivos desta fase são a divisão das atividades para a preparação do projeto e a
liberação do recurso financeiro até a decisão do projeto (PE).
Na fase de definição do projeto (PD) se tem a aprovação do conceito da plataforma e
dos agregados do automóvel (eixos, motor, transmissão, entre outros). Na PD ocorre
também a decisão para o desenvolvimento de dois modelos de estilo.
Na fase de decisão do projeto (PE) se tem a finalização da macrofase de
desenvolvimento do conceito do automóvel com a aprovação obrigatória de um
protótipo. Todas as informações e conceitos desenvolvidos e definidos até este
instante são transferidos para os departamentos técnicos da macrofase de
desenvolvimento da série do automóvel.
Na macrofase de desenvolvimento da série do automóvel os dois modelos de estilo
idealizados na macrofase de desenvolvimento do conceito são detalhados. Um dos
dois modelos é então selecionado e utilizado como base para o modelo de controle de
dados digital (DKM). Concomitante é realizado o desenvolvimento e a formação de
veículos-conceito, a partir de cálculos estruturais e de simulações (SILVA, 2008).
A macrofase de desenvolvimento da série do automóvel é composta pelas seguintes
fases: decisão de estilo/caderno de especificações 1 (DE/LH1); primeiro protótipo
virtual (V1PT); modelo de controle de dados digital (DKM); modelo de controle de
dados/caderno de especificações 2 (DKM/LH2) e liberação de lançamento (LF).
Na fase de decisão de estilo/caderno de especificações 1 (DE/LH1) se tem a decisão
de um modelo e estilo, com técnicas definidas para auxiliar o processo de
35
desenvolvimento e produção do automóvel. O DE/LH1 é então encaminhado para a
fase do primeiro protótipo virtual (V1PT) com as devidas considerações e
determinações de despesas e metas.
Na fase do primeiro protótipo virtual (V1PT) se tem a representação digital do
automóvel. Este protótipo do automóvel é composto por um digital mock-up (DMU),
por resultados obtidos de cálculos estruturais e de simulações, e demais
especificações técnicas do produto. A figura 2.12 mostra um exemplo de digital
mock-up automotivo.
Figura 2.12 Digital mock-up automotivo (WEBER, 2009).
O V1PT descreve todas as propriedades necessárias para a construção do protótipo
físico. Subsequentemente ocorre a aprovação do primeiro protótipo virtual e o
pedido de construção do primeiro lote de protótipos físicos e a liberação de recursos
financeiros para os meios de produção.
Na fase do modelo de controle de dados digital (DKM) se tem a representação de
todos os elementos do automóvel que são visíveis ao usuário. O DKM serve ainda
para verificação das superfícies visíveis, abertura de portas e tampas, folgas entre
estes elementos, qualidade de dados8 e capacidade de construção. As decisões
8 Qualidade de dados pode ser entendida como a maturidade em que um determinado dado ou conjunto de dados
se encontram em relação ao tempo necessário para o seu desenvolvimento e conclusão.
36
importantes que ocorrem nesta fase são: aprovação do DKM, pedido de construção
de um protótipo físico e tendências para o novo nome do automóvel.
Na fase de modelo de controle de dados/caderno de especificações 2 (DKM/LH2) se
tem a representação em tamanho natural do automóvel dos dados do produto de
série. Este modelo tem como finalidade o controle visual do produto e é a referência
para os processos de produção seguintes, ou seja, é o modelo de referência para a
produção do automóvel. Tem-se então a aprovação do modelo de controle de dados
(DKM), a liberação do caderno de especificações 2 (LH2) e a confirmação do
planejamento de custos e do lançamento do automóvel. O restante dos recursos
financeiros é liberado, dando prioridade aos meios diretos e auxiliares para a
produção. Nesta fase ocorre também o detalhamento e documentação da lista de
peças junto ao LH2 para assim assegurar a disponibilidade de peças para a pré-série
do automóvel.
A fase de liberação de lançamento (LF) tem como objetivo obter a confirmação das
áreas corporativas quanto à qualidade e disponibilidade de peças para a produção do
automóvel, conforme o planejamento e introdução do produto no mercado. Com isto
a LF desempenha o papel de assegurar o lançamento da produção em série do
automóvel, além de definir medidas para situações em que possam ocorrer desvios
dos objetivos e das metas corporativas.
Na macrofase de preparação da série e apoio à produção se tem a montagem de
alguns automóveis de forma manual. Estes automóveis são montados com peças
produzidas em ferramentais definitivos da montadora e dos fornecedores.
Parte dos meios necessários para a produção do automóvel está desenvolvida e
fabricada. Em alguns casos, estes meios são testados com peças unitárias que já estão
em pré-produção. É o caso de manipuladores, dispositivos interoperacionais de
acondicionamento de peças, máquinas de pontear, pistolas de pintura e de
aparafusar, entre outros meios de produção.
37
Simultaneamente os colaboradores são treinados, seja em locais específicos de
treinamento ou nos postos de produção concluídos. Os meios fundamentais para
transporte e movimentação de materiais como empilhadeiras, rebocadores,
embalagens, prateleiras e carrinhos de processo estão disponíveis em quantidade
suficiente para atender a fase de série de teste da produção do automóvel (PVS).
A macrofase de preparação da série é composta pelas seguintes fases: série de teste
da produção (PVS); série zero (0S); início da produção do automóvel (SOP);
introdução no mercado (ME) e revisão de mercado (MR).
A fase de série de teste da produção (PVS) antecede a fase de série zero (0S) e tem
como objetivo montar o automóvel a partir das peças unitárias9, obedecendo ao
plano de montagem do automóvel. Todos os meios de produção e linhas de
montagem são testados, assim como a capacidade do processo de produção
(estamparia, armação, montagem final, logística e processo de fornecedores).
Na fase de série zero (0S) o processo de produção para fabricação em série do
automóvel é assegurado. Nesta fase as peças unitárias são novamente testadas com
base nos ajustes de processo realizados na PVS. A adequação de dispositivos e meios
de produção ainda pode ocorrer na 0S.
Por vezes estes automóveis são utilizados em análises diversas como, por exemplo,
qualidade do produto, análises dimensionais, ajustes do processo e testes de
rodagem. Por fim, estes automóveis são desmontados e suas partes são descartadas
na sua totalidade.
Na fase de início da produção do automóvel (SOP) inicia-se a produção de
automóveis para atendimento do mercado. Nesta fase as áreas produtivas e de
suporte possuem uma visão clara de toda a cadeia produtiva. Os fornecedores já
estão com os seus processos estabilizados e são capazes de garantir a frequência de
entrega de peças com base na demanda planejada pela montadora. A qualidade do
9 Peças unitárias referem-se ao componente a ser agregado ao processo de montagem do automóvel. Em alguns casos, este componente pode ser formado por outros subsistemas e ou subcomponentes.
38
automóvel como um todo atende aos indicadores de qualidade estabelecidos pela
montadora e o processo de produção torna-se estável e pronto para atender os
volumes estabelecidos para o modelo. Tem-se início a produção seriada do
automóvel.
Na fase de introdução do automóvel no mercado (ME) se tem o abastecimento de
concessionárias com os volumes estabelecidos pela montadora. Ainda nesta fase se
tem o acompanhamento do produto até o fim de sua produção (EOP) e a garantia de
disponibilidade de peças compradas e de fabrico interno da montadora para
reposição. Ocorre também a preparação das informações do produto para o
abastecimento de um banco internacional e a documentação de modificações do
produto.
Na fase de revisão do mercado (MR) o produto é revisado sob os aspectos de
qualidade, assistência técnica, dados de produção e de finanças. Determinadas
informações são novamente utilizadas em desenvolvimentos futuros, garantindo o
processo de aprendizado e inovação contínua do produto.
Quanto à estrutura organizacional de desenvolvimento do produto a figura 2.13
mostra de forma simplificada os departamentos envolvidos no processo de
desenvolvimento de produtos da montadora europeia.
Figura 2.13 Organograma básico da montadora europeia.
As engenharias do produto (carroceria; chassis; elétrica; motores e transmissões,
protótipos; otimização do custo do produto) atuam diretamente no desenvolvimento
do produto. Cada engenharia possui um gerente funcional que se reporta aos
39
diretores e de forma indireta também à presidência. Os departamentos de vendas e
marketing, suprimentos, e finanças acompanham o processo de desenvolvimento e
dão suporte as engenharias do produto, de manufatura e de produção.
2.2.3 O processo de desenvolvimento de produtos de uma montadora americana
Terreo (2007) descreve o processo de desenvolvimento de produtos da montadora
americana em três grandes fases, que nesta seção estão denominadas de macrofases.
São elas: o desenvolvimento do plano de portfólio, o processo avançado de
desenvolvimento de automóveis e o processo global de desenvolvimento de
automóveis.
Ainda de acordo com Guiguer Filho (2011) o processo global de desenvolvimento de
automóveis engloba também a macrofase do processo avançado de desenvolvimento
de automóveis. No processo de global de desenvolvimento de automóveis, o produto
pode ser dividido em sistemas, onde cada sistema pode ser desenvolvimento
simultaneamente, em engenharias da montadora localizadas em países diferentes.
A macrofase de processo global de desenvolvimento de automóveis está estruturada
de acordo com as seguintes fases: desenvolvimento do estilo; desenvolvimento do
produto e desenvolvimento do processo. A figura 2.14 mostra uma visão geral do
PDP desta montadora (GUIGUER FILHO, 2005).
Figura 2.14 PDP da montadora americana (adaptado de DONNDELINGER, 2010; TERREO, 2007;
GUIGUER FILHO, 2005).
40
Na macrofase de desenvolvimento do plano de portfólio se tem a definição de quais
os produtos que devem compor o portfólio de produtos da montadora.
Uma análise de mercado também é realizada com base nos critérios de
macroeconomia, tendências, posicionamento dos concorrentes e oportunidades
(TERREO, 2007).
Para cada produto (produto A, produto B, produto C) se tem um estudo de caso de
negócio. O estudo de caso de negócio está fundamentado em informações anteriores
de outros produtos como: volume de vendas; crescimento; preços; lançamentos e
estratégias previstas nos produtos concorrentes. Além disto, o estudo de caso
também está fundamentado em pesquisas de mercado (TERREO, 2007).
Nesta macrofase os produtos (automóveis) são denominados de programas. Estes
programas são associados a um grupo de projetos. Cabe aos grupos de projetos
atuarem como integradores entre diferentes departamentos como: mercado
(marketing), gerenciamento de programas, engenharia de produto, engenharia de
manufatura, vendas, pós-vendas, compras, finanças e qualidade assegurada
(GUIGUER FILHO, 2011).
A macrofase de desenvolvimento do plano de portfólio é finalizada com a validação
do programa de desenvolvimento do novo produto automóvel. Tem-se a aprovação
executivo-estratégica que é documentada por meio de um documento denominado
de documento de intenção estratégica. As informações necessárias para o
desenvolvimento do automóvel são disponibilizadas para as macrofases
subsequentes do processo de desenvolvimento.
Na macrofase de processo avançado de desenvolvimento do automóvel se tem o
início do desenvolvimento virtual do produto. De acordo com Teske (2005) as
avaliações virtuais do automóvel ocorrem desde o início do desenvolvimento, no
estilo, na integração e na validação final do automóvel.
41
As principais fases desta macrofase são a concepção do estilo do automóvel, a
definição e validação do conceito do automóvel, a especificação dos critérios de
projeto, a definição dos principais fornecedores e a caracterização funcional do
processo de fabricação (TERREO, 2007).
Na fase de concepção do estilo do automóvel se tem a definição da forma externa do
automóvel por meio de sistemas de CAD. Estas informações são direcionadas para a
engenharia do produto que realiza o detalhamento do projeto do automóvel. Estas
informações são utilizadas também para a definição preliminar das características do
projeto.
Na fase de desenvolvimento do estilo ocorre a definição de um modelo de estilo a
partir da apresentação de três a nove modelos de estilo do produto
(GUIGUER FILHO, 2005).
A fase de definição e validação ocorre a partir de análises realizadas em sistemas
CAE e de testes realizados em automóveis protótipos adaptados (automóveis mulas).
Avaliações virtuais preliminares de impacto, aerodinâmica, durabilidade, fadiga e
dinâmica do automóvel também são realizadas nesta fase.
Na fase de especificação dos critérios de projeto são incluídos os requisitos de
desempenho, legislação e de conforto. Estudos preliminares são realizados para dar
base a escolha e a aprovação da arquitetura definitiva do automóvel. Por vezes estes
estudos são realizados por meio da utilização de automóveis existentes ou por meio
de avaliações virtuais.
Para a fase de definição dos principais fornecedores Guiguer Filho (2005)
complementa e destaca que a participação de fornecedores do projeto de
desenvolvimento de componentes automotivos varia de acordo com a estratégia de
negócio da montadora e também de acordo com as diferenças regionais.
Na fase de caracterização funcional do processo de fabricação se tem a
caracterização, que é feita a partir das informações dos volumes de produção
42
previstos, das instalações industriais, do processo logístico, da cadeia de
fornecedores e dos projetos dos processos produtivos. Estas informações devem estar
em conformidade com as previsões de investimento e de orçamento propostas.
A macrofase de processo avançado de desenvolvimento de automóveis é validada
com uma nova aprovação executivo-estratégica. Esta aprovação é feita por meio de
um documento denominado de documento de iniciação do programa. Os
investimentos necessários para a realização das atividades subsequentes são
autorizados e o processo de desenvolvimento do automóvel evolui para a macrofase
de processo global de desenvolvimento do automóvel.
Na macrofase de processo global de desenvolvimento do automóvel ocorre a maior
parte do desenvolvimento do automóvel. Todo o detalhamento e especificações
necessárias para a produção do automóvel são realizados. Testes para validação do
produto também são realizados. Tem-se então o desenvolvimento e implementação
das instalações produtivas necessárias para a produção do automóvel. A macrofase
de processo global de desenvolvimento do automóvel é formada principalmente
pelas seguintes fases: desenvolvimento do estilo, desenvolvimento do produto e
desenvolvimento do processo.
A fase de desenvolvimento do estilo é caracterizada por uma grande interação entre
as engenharias de produto e de processo. Nesta fase ocorre a liberação progressiva
de superfícies preliminares de componentes do automóvel. Estas superfícies dão
auxílio às engenharias de produto e de processos na execução de atividades como
construção de protótipos e meios produtivos (GUIGUER FILHO, 2005).
O final da fase de desenvolvimento do estilo é caracterizado pelo evento
denominado de superfícies finais de estilo.
A fase de desenvolvimento do produto tem como objetivo gerar as especificações
técnicas, os modelos matemáticos e os desenhos de engenharia necessários para
fabricação do automóvel. Ocorre também a construção e os testes de protótipos, que
auxiliam no processo de validação do produto (GUIGUER FILHO, 2005).
43
Assim como na fase de desenvolvimento do estilo ocorre uma interação entre os
engenheiros de produto e de processos, na fase de desenvolvimento do produto
ocorre uma interação entre os responsáveis pelo estilo e os engenheiros de produto.
Esta interação ocorre até o instante em que as superfícies aparentes do automóvel
estejam finalizadas e o produto esteja validado por completo.
Durante a fase de desenvolvimento do produto informações de engenharia são
liberadas aos departamentos responsáveis pelo desenvolvimento de protótipos e
processos de fabricação do automóvel.
A liberação destas informações ocorre de forma progressiva, com base na evolução e
finalização de desenvolvimento dos componentes do automóvel.
Conforme mostrado na figura 2.14 a fase de desenvolvimento do processo tem início
concomitante com a fase de desenvolvimento do produto. Isto é possível devido a
liberações progressivas da engenharia do produto. Estas liberações são avaliadas
para se verificar a viabilidade de fabricação do produto em desenvolvimento.
O objetivo desta fase é o desenvolvimento de ferramentas, máquinas e instalações de
processo, a partir das informações criadas durante a fase de desenvolvimento do
produto. Nesta fase ocorre a validação do processo e o seu término é caracterizado
pelo evento denominado de término da validação do processo
(GUIGUER FILHO, 2005).
A macrofase de processo global de desenvolvimento do automóvel é finalizada com
o início da produção do automóvel. Ocorrem as validações finais do produto e do
processo produtivo. A partir deste momento do processo de desenvolvimento do
automóvel inicia-se um processo de melhoria contínua, realizado por uma equipe de
melhoria contínua do produto.
Os concessionários são abastecidos e o automóvel é introduzido no mercado de
acordo com os volumes de vendas planejados.
44
Quanto à estrutura organizacional de desenvolvimento do produto a figura 2.15
mostra de forma simplificada os departamentos envolvidos no processo de
desenvolvimento de produtos da montadora americana.
Figura 2.15 Organograma básico da montadora americana (adaptado de CANDIDO, 2005).
As engenharias do produto (exterior, interior, elétrica-eletrônica, chassis, térmica, e
motores & transmissões) atuam de forma direta no desenvolvimento do produto e
também em atividades de melhoria contínua e de otimização do valor do produto
(GUIGUER FILHO, 2011).
Os departamentos de finanças, vendas e marketing e qualidade atuam junto às
engenharias de produto na forma de equipes de desenvolvimento de produtos ou
PDT (Product Develompent Team) (GUIGUER FILHO, 2005).
2.3 Comparativo entre o referencial teórico e o estudo de caso
Esta seção apresenta um comparativo qualitativo das semelhanças e diferenças entre
o referencial teórico e os três exemplos de PDP automotivos demonstrados no estudo
de caso. A tabela 2.2 mostra um comparativo entre o referencial teórico e os exemplos
de PDP automotivos para o conceito de desenvolvimento de produtos.
45
Tabela 2.2 - Comparativo entre o referencial teórico e os três exemplos de PDP
automotivos
Neste comparativo é possível observar as seguintes similaridades. Em síntese, o
processo de desenvolvimento de produtos se inicia com uma estratégia para o
produto que se pretende desenvolver. Após o delineamento da estratégia se tem o
posicionamento do produto junto aos produtos concorrentes e então a formação de
referencial teórico
conceito de desenvolvimento do produto: planejamento estratégico; posicionamento do produto junto aos
concorrentes; definição do portfólio de produtos; decisão por um ou mais produtos do portfólio para ser desenvolvido
(transformar em programa); desenvolvimento do produto; projetos virtuais; desenvolvimento de protótipos;
desenvolvimento dos processos de fabricação; projetos virtuais das instalações; desenvolvimento de protótipos dos
meios de produção; validação e testes finais dos protótipos do produto e do processo; treinamento de colaboradores;
início da produção piloto; testes e validações finais do produto com base nos meios definidos de produção; início da
produção em escala; abastecimento da rede de mercado; produção; descontinuação da produção.
particularidades: modelo de referência para ser adaptado conforme aplicação.
montadora asiática
conceito de desenvolvimento do produto: desenvolvimento do conceito; desenvolvimento do estilo; projeto em
sistemas CAD; construção de protótipos; construção de ferramentas; lançamento do produto; monitoramento da
qualidade do produto.
particularidades: sistema de engenheiro-chefe responsável por todo o processo de desenvolvimento do produto
(desde a definição do conceito do automóvel até a venda do automóvel no mercado). Preocupação com o
desenvolvimento enxuto de produtos. Trabalho contínuo de redução de desperdícios no projeto do produto e no
projeto do processo de fabricação. Preocupação explícita quanto aos recursos humanos (colaboradores) da
organização.
montadora européia
conceito de desenvolvimento do produto: planejamento do produto; conceitos de estilo; modelo de controle de
dados digitais; primeiro protótipo virtual; protótipos físicos; testes e validações; preparação para a produção em série;
pré-série de produção e lançamento do produto no mercado. Abastecimento de concessionários e revisão de
mercado.
particularidades: sistema de engenharia do produto, engenharia de manufatura e engenharia de processos. Não se
identifica no PDP da montadora especificações sobre o desenvolvimento enxuto de produtos. Não se identifica no PDP
da montadora uma preocupação explícita com relação aos recursos humanos (colaboradores da organização).
montadora americana
conceito de desenvolvimento do produto: desenvolvimento global de produtos; planejamento do produto;
enquadramento do programa; preparação do plano estatégico; decisão do plano estratégico; desenvolvimento do
estilo; desenvolvimento do produto e do processo; testes e validações do produto e do processo; automóveis pilotos e
início da produção do automóvel.
particularidades: sistema de engenharia do produto, engenharia de manufatura e engenharia de processos.
Desenvolvimento global de veículos. Não se identifica no PDP da montadora especificações sobre o desenvolvimento
enxuto de produtos. Não se identifica no PDP da montadora uma preocupação explícita com relação aos recursos
humanos (colaboradores da organização).
46
algumas alternativas para o desenvolvimento do produto. Estas alternativas irão
formar o portfólio de produtos da organização.
Estabelecido o portfólio se tem a seleção de um ou mais produtos para
desenvolvimento. Inicia-se então um processo de transformação das informações
qualitativas (desejos) em dados quantitativos (informações técnicas mensuráveis). O
produto passa a ser desenvolvido bem como os meios e planos necessários para sua
produção.
Isto caracteriza um padrão entre os processos das montadoras europeia e americana
junto ao referencial teórico. Quanto à montadora americana, é importante destacar o
processo de global de desenvolvimento de automóveis. O produto é dividido em
sistemas, onde cada sistema pode ser desenvolvido simultaneamente, em
engenharias da montadora localizadas em diferentes países.
Um diferencial é encontrado no processo de desenvolvimento de produtos da
montadora asiática. Trata da preocupação quanto a se ter um processo de
desenvolvimento enxuto, ou seja, sem desperdícios. Esta preocupação constante
durante todo o processo e com todas as atividades mostra-se como um aspecto
positivo, que dá ao PDP da montadora asiática uma característica de constante
transformação em busca da melhoria contínua de seus processos de
desenvolvimento.
Outra diferença também contida no PDP da montadora asiática está na preocupação
quanto a excelência profissional dos envolvidos com o processo de desenvolvimento.
A preocupação com o ser humano, o treinamento, a padronização de atividades e
documentos são atributos pouco determinados, ao menos de forma explícita, nos
demais processos de desenvolvimento de produtos aqui apresentados.
A tabela 2.3 mostra um comparativo entre o referencial teórico e os exemplos de PDP
automotivos para as estruturas dos modelos de processo de desenvolvimento de
produtos.
47
Tabela 2.3 – Comparativo entre o referencial teórico e os três exemplos de PDP
automotivos para as estruturas dos modelos de PDP
As estruturas de desenvolvimento do referencial teórico e dos três exemplos de PDP
automotivos apresentam uma organização similar. A estruturação asiática mostra
uma diferença quanto a sua estruturação, ou seja, mediante aos subsistemas e não
mediante as macrofases. Entretanto, os subsistemas pessoal e ferramentas e
tecnologia podem ser entendidos como os recursos humanos e tecnológicos
necessários para o subsistema processo. Este sistema, por sua vez, apresenta uma
estrutura similar ao referencial teórico e aos demais exemplos de PDP automotivos.
Em síntese, tanto no referencial teórico como nos exemplos de PDP automotivos as
estruturas são inicialmente estratégicas, posteriormente estratégicas e técnicas, e ao
final são técnicas e de aplicação.
A tabela 2.4 mostra um comparativo entre o referencial teórico e os exemplos de PDP
automotivos para as fases do processo de desenvolvimento de produtos.
referencial teórico
macrofase de planejamento estratégico; macrofase de desenvolvimento do produto e do processo; macrofase de
produção e lançamento do produto no mercado; macrofase de acompanhamento da produção e descontinuação do
produto.
montadora asiática
subsistema processos; subsistema pessoal e subsistema ferramentas e tecnologia. Subsistemas interdependentes e
inter-relacionados. Foco no estabelecimento do valor definido pelo cliente durante todo o processo de
desenvolvimento do automóvel.
montadora européia
três macrofases principais classificadas como: desenvolvimento do conceito; desenvolvimento da série e preparação
da série e apoio à produção. Macrofases interdependentes e inter-relacionadas. Foco no desenvolvimento do produto
a partir da definição de um entre dois modelos de estilo apresentados.
montadora americana
três macrofases principais classificadas como: desenvolvimento do plano de portfólio de produtos; desenvolvimento
avançado de automóveis e processo global de desenvolvimento de automóveis. Macrofases interdependentes e inter-
relacionadas. Foco no desenvolvimento do produto a partir da definição de um entre três a nove modelos de estilo
apresentados.
48
Tabela 2.4 – Comparativo entre o referencial teórico e os três exemplos de PDP
automotivos para as fases do PDP
As fases do processo de desenvolvimento do produto são os elementos discretos que
estão contidos nas macrofases. Portanto, este conjunto de elementos discretos possui
características específicas que em conjunto devem caracterizar a macrofase e o seu
objetivo.
As fases descritas no referencial teórico são uma síntese dos modelos apresentados
na seção 2.1. Entretanto, por se tratar de modelos genéricos do processo de
desenvolvimento do produto estas tendem a ser também genéricas e abrangentes, de
forma a oferecer uma visão holística do processo.
A tabela 2.5 mostra um comparativo entre o referencial teórico e os exemplos de PDP
automotivos para as atividades do processo de desenvolvimento de produtos.
referencial teórico
fases iniciais com decisões estratégicas de alta influência nas demais fases do desenvolvimento do produto. Fases de
transformação das informações estratégicas em dados de engenharia para o desenvolvimento do produto. Fases
intermediárias de soluções de alternativas e combinações para o produto. Fases iniciais para o desenvolvimento do
processo. Fases finais de desenvolvimento do produto e do processo. Validações finais do produto. Fases de
acompanhamento da produção do produto, de sua inserção no mercado, da descontinuação da produção e da
retirada do produto do mercado. Sistemática de revisão de fases (gates).
montadora asiática
possui treze princípios. Princípios de um a quatro contidos no subsistema processo. Princípios de cinco a dez contidos
no subsistema pessoal. Princípios de onze a treze contidos no subsistema ferramentas e tecnologia. Sistemática de
revisão de fases (gates).
montadora européia
possui quinze fases principais. Fases específicas para cada macrofase de desenvolvimento do produto. Seis fases
contidas na macrofase de desenvolvimento do conceito. Cinco fases contidas na macrofase de desenvolvimento da
série. Quatro macrofases contidas na macrofase de preparação da série e apoio à produção. Sistemática de revisão de
fases (gates).
montadora americana
possui três fases principais para cada macrofase do processo de desenvolvimento do automóvel. Três fases contidas
na macrofase de desenvolvimento do plano de portfólio de produtos. Três fases contidas na macrofase de processo
global de desenvolvimento de veículos. Sistemática de revisão de fases (gates).
49
Tabela 2.5 – Comparativo entre o referencial teórico e os três exemplos de PDP
automotivos para as atividades do PDP
As atividades também são diversos elementos que constituem as fases do PDP. São
elementos fundamentais para o desenvolvimento do produto e podem ser
dependentes ou independentes entre si. Ocorrem simultaneamente e
interativamente, embora estejam dispostas sistemicamente no processo de
desenvolvimento.
Quanto à disposição sistêmica das atividades no PDP, o comparativo apresentado na
tabela 2.5 mostra uma similaridade entre o referencial teórico e as informações
obtidas nos três exemplos de PDP automotivos apresentados.
Quanto à execução das atividades, uma execução equivocada ou incompleta de uma
atividade pode resultar no fracasso do produto. É o exemplo das atividades
relacionadas à transformação dos valores do usuário em informações quantitativas
para o desenvolvimento do produto. Se estes valores forem interpretados de forma
referencial teórico
atividades iniciais de investigação e levantamento de informações estratégicas. Atividades de transformação dos
requisitos do mercado em informações quantitativas de engenharia. Atividades de desenvolvimento do produto.
Atividades de desenvolvimento do processo. Atividades de treinamento e estabelecimento de métricas para o produto
e para o processo. Atividades de testes e validações, ajustes do produto e do processo. Atividades de finalização e ou
alterações de documentação do produto. Atividades fabris e de acompanhamento do produto no mercado, coleta de
informações dos usuários e retroalimentação do planejamento estratégico do produto.
montadora asiática
criar processos e executar objetivos preservando o valor definido pelo cliente durante todo o processo de
desenvolvimento do produto. Padronizar o máximo de atividades quanto a sua forma de execução. Discutir lições
aprendidas. Executar reuniões diárias para melhoria contínua dos processos, atividades, documentos, entre outros
componentes do processo de desenvolvimento do produto.
montadora européia
posicionar o produto. Criar modelo de estilo e desenvolver conceito virtual do produto. Desenvolver conceito virtual,
desenvolver protótipos, realizar testes e validações. Desenvolver meios para a produção do automóvel. Treinar
colaboradores. Realizar testes finais, ajustes de processo e iniciar produção piloto. Lançar o automóvel no mercado.
Coletar informações do mercado para programas futuros.
montadora americana
definir portfólio de produtos estudar mercado e concorrentes. Validar o programa a ser desenvolvido. Desenvolver o
estilo do automóvel. Aprovar o estilo e desenvolver o produto. Desenvolver o processo de fabricação. Testar e validar
o produto e o processo. Iniciar a produção piloto. Lançar o produto no mercado.
50
equivocada ou transferidos de forma incompleta terá início um processo de
desenvolvimento que provavelmente resultará em um produto que não atenda os
valores do usuário. Como resultado final se tem o prejuízo para a organização.
Para evitar que isto ocorra as revisões de fases ou gates são atividades importantes no
PDP. Durante estas revisões de fases é possível identificar e corrigir informações do
produto que serão transmitidas para as fases subsequentes do processo de
desenvolvimento, auxiliando assim na integridade e homogeneidade das
informações.
A tabela 2.6 mostra um comparativo entre o referencial teórico e os exemplos e PDP
automotivos para as estruturas organizacionais básicas do processo de
desenvolvimento de produtos.
Tabela 2.6 – Comparativo entre o referencial teórico e os três exemplos de PDP
automotivos para as estruturas organizacionais básicas do PDP
Neste comparativo se tem a estrutura organizacional básica de profissionais
envolvidos no processo de desenvolvimento de produtos. O referencial teórico
apresenta esta estrutura organizacional de forma generalizada. Isto porque se trata
referencial teórico
membros da diretoria. Gerentes funcionais. Responsáveis pela engenharia. Gerente de projetos. Especialistas.
Parceiros. Time de planejamento estratégico do produto. Time de desenvolvimento. Time de avaliação. Time de
acompanhamento do produto ( * ).
montadora asiática
diretores e presidente. Engenharias de produto. Engenharia de processos. Vendas e marketing. Qualidade. Finanças.
Equipes funcionais.
montadora européia
diretores e presidente. Engenharias do produto. Engenharia de processos. Engenharia de produção. Vendas e
marketing. Qualidade. Finanças. Suprimentos. Equipe operacional.
montadora americana
diretores e presidente. Engenharias do produto. Engenharia de processos. Vendas e marketing. Qualidade. Finanças.
Equipes operacionais.
* a estrutura organizacional descrita é baseada na referência de Rozenfeld et. al (2006).
51
de um modelo de referência que tem como intuito adaptar-se as diferentes variáveis
e padrões de estruturas organizacionais praticadas pelas organizações.
Quanto aos três exemplos de PDP automotivos apresentados no estudo de caso, as
estruturas organizacionais apresentam uma estrutura técnica e funcional com um
monitoramento financeiro, comercial e qualitativo, onde um grupo gestor é
responsável por mediar e ou interferir nas atividades e tomadas de decisão.
Uma estrutura organizacional, mesmo que simplificada, se faz necessário nas
organizações. A forma com que esta estrutura organizacional está relacionada e como
ocorre à interação entre os profissionais envolvidos é o que diferencia uma
organização da outra.
Um exemplo desta interação entre os profissionais é apresentado no PDP da
montadora asiática, que possui um profissional denominado de engenheiro-chefe
(EC). O engenheiro chefe atua como gestor das atividades e recursos necessários para
o desenvolvimento do automóvel, tendo outros gerentes e engenheiros como
auxiliares em suas atividades, sendo ele neste caso, o maior responsável pelo produto
em desenvolvimento.
2.4 Consolidação do capítulo
Este capítulo apresentou um referencial teórico sobre o processo de desenvolvimento
do produto (PDP), abrangendo principalmente as décadas de 1980 até 2010.
Identificou-se que, em sua maioria, os modelos apresentados são estruturados em
fases, que podem estar relacionadas de forma concomitante (fases sequenciais), ou de
forma interativa (espiral). Existem tomadas de decisões que são realizadas em
instantes específicos do PDP, e em instantes estratégicos. Para isto faz-se necessário o
uso de gates. Analogamente, estes gates podem ser técnicos e/ou gerenciais.
Desenvolvido o referencial teórico um estudo de caso foi realizado. O objetivo do
estudo de caso foi verificar, por meio de três exemplos de PDP automotivos, três
mercados ou culturas diferentes.
52
Após o desenvolvimento do estudo de caso um comparativo qualitativo entre o
referencial teórico e o estudo de caso foi realizado.
Após análise do comparativo fez-se uma discussão dos resultados, onde as
semelhanças e diferenças entre o referencial teórico e os três exemplos de PDP
automotivos foram apresentadas.
As informações obtidas com o referencial teórico e com este comparativo irão
contribuir para a elaboração do modelo de referência para o processo de
desenvolvimento do produto automotivo, que será desenvolvido e proposto no
capítulo cinco desta tese.
53
3 PROTÓTIPO VIRTUAL
Neste capítulo, um referencial teórico sobre os sistemas de projeto auxiliado por
computador (CAD) utilizados na criação das geometrias que caracterizam os
protótipos virtuais é desenvolvido e apresentado. Os princípios que constituem os
sistemas de engenharia auxiliada por computador (CAE) para analisar, simular e
validar virtualmente os protótipos virtuais são explicados. Dois sistemas compostos,
que combinam ambos os sistemas CAD/CAE são descritos. O conteúdo do capítulo é
então consolidado com as considerações pertinentes.
3.1 Referencial teórico
Para a criação de um PV é necessário um sistema computacional. Com isto dois
grupos de sistemas computacionais são identificados: os sistemas de projeto
auxiliado por computador (CAD) e os sistemas de engenharia auxiliada por
computador (CAE).
O primeiro sistema CAD foi desenvolvido no final da década de 1950 e no início da
década de 1960, dando início a utilização de PV no processo de desenvolvimento de
produtos (LEE, 1999; KAMRANI; NASR, 2006; TSUZUKI, 2009; SPUR 2001 apud
BRACHT; GECKLER; WENZEL, 2011).
CAD é uma sigla para a expressão do idioma inglês Computer-Aided Design. Esta
expressão é amplamente utilizada em processamento de informações, e possui várias
aplicações. CAD é ainda um termo genérico para atividades que utilizam
processamento eletrônico de informações, para projetar e construir, de forma direta
ou indireta (VDI 4426, 2004).
Os sistemas CAD têm sido utilizados também nos setores metal/mecânico e
automotivo (FU, 2008; WEBER, 2009). No setor automotivo, por exemplo, o
desenvolvimento virtual do produto é uma realidade consolidada entre montadoras,
autopeças e empresas de projeto automotivo.
54
O uso dos sistemas CAD entre estas organizações permite ainda que um PV seja
desenvolvido localmente ou globalmente.
Os sistemas CAD são utilizados ainda no auxílio ao projeto do processo de fabricação
(BRAMLEY; BRISSAUD; COUTELLIER; McMAHON, 2006; KAMRANI, NASR, 2010;
GIBSON; ROSEN; STUCKER, 2010; YOSHIMURA, 2010).
Diferentes softwares/programas computacionais para aplicação em áreas dos
processos de fabricação como infraestrutura; automação de processos e montagem
também foram desenvolvidos.
Um sistema composto, conhecido como Fábrica Digital (digital factory) é um exemplo
disto (BÖER, 1996; SACCO, 2000; CARPANZANO, 2004 apud MOTTURA et al.,
2008; VDI 4499, 2008). Este sistema composto reúne outros sistemas,
técnicas/tecnologias e softwares/programas para projetar, planejar, simular, validar,
controlar e organizar virtualmente a infraestrutura de fábrica, os meios necessários
para a produção e a melhoria contínua dos processos e dos meios de fabricação.
Outro sistema composto que combina diferentes tecnologias CAD e suas aplicações é
a Realidade Virtual (RV). A RV tem como essência a representação espacial multi-
sensorial; interativa; presencial; combinada com técnicas/tecnologias de simulação
em tempo real, e alto nível de gerenciamento da manipulação em ambientes virtuais
(BLACH, 2008).
Com a criação e difusão dos sistemas CAD surgiram também os sistemas de
engenharia auxiliada por computador (CAE).
Os sistemas de engenharia auxiliada por computador (CAE) são utilizados na análise
de geometrias geradas em sistemas CAD permitindo a simulação, e o estudo do
comportamento do produto (LEE, 1999).
Spur (2001) apud Bracht; Geckler e Wenzel (2011) mostra, conforme ilustrado na
figura 3.1, o surgimento e o incremento dos sistemas computacionais nas suas
diferentes aplicações, a partir da década de 1950 até os anos 2000.
55
Figura 3.1 Sistemas computacionais no PDP (SPUR 2001 apud BRACHT; GECKLER; WENZEL, 2011-
adaptado pelo autor).
Nas seções subsequentes apresentar-se-á os princípios e fundamentos dos sistemas
CAD; CAE; Fábrica Digital (FD) e Realidade Virtual (RV).
3.1.1 Sistemas de projeto auxiliado por computador (CAD)
Os sistemas CAD são utilizados para definir, por exemplo, a geometria de um
componente mecânico; de uma estrutura; layouts, entre outros componentes do
projeto do produto e do projeto do processo de fabricação.
A geometria é um elemento essencial para as atividades subsequentes do
desenvolvimento do produto e do processo (LEE, 1999).
A figura 3.2 mostra, de acordo com a VDI 4426 (2004), uma subdivisão para
caracterização dos sistemas CAD.
1850 1900 1950 2000 ano
aumento de sistemascomputacionais
desenhos
desenho orientado ao projeto
projeto auxiliadopor computador
métodosgerais de
aprendizagem
desenhos
métodos deconstrução
métodosgerais de
aprendizagem
modelosgeométricos
algoritmos
computador orientado aodesenvolvimento do produto
modelosdigitais
do produto
processamentodo
conhecimentovisualização,
simulação
métodos demodelagem
modelo dociclo de vida
do produto
modelamentovirtual da fábrica
planejamentovirtual do produto
projeto virtualdo produto
produção virtuale planejamento
logístico
lançamentovirtual do produto
desenvolvimento virtualdo produto e da fábrica
56
Figura 3.2 Subdivisão para os sistemas CAD (VDI 4426, 2004 – adaptado pelo autor).
Os objetos gerados em sistemas CAD podem ser paramétricos (PAR) e não
paramétricos (NPA).
Os sistemas bidimensionais (2D) são, na maioria dos casos, similares aos projetos
convencionais feitos em pranchetas. Mesmo em meio eletrônico, os modelos são
armazenados como projeções ou seções transversais. São representados na forma de
desenhos técnicos e contém informações como padrão de linhas, simbologias de
usinagem, anotações, lista de especificações e cotas (VDI 4426, 2004).
Já nos sistemas tridimensionais (3D), o projeto é desenvolvido em um espaço
tridimensional, e suas principais técnicas/tecnologias de construção são: modelagem
por fios de arame (wireframe modelling), modelagem por superfícies (surface modelling),
modelagem por sólidos (solid modelling) e modelagem híbrida (hybrid modelling) (VDI
4426, 2004).
As técnicas de modelagem por fio de arame (MFA) representam o modelo virtual e
tridimensional do produto por meio de linhas e pontos característicos. O uso destas
linhas e pontos possibilita ao usuário manipular o modelo, modificando a disposição
das linhas e pontos.
A descrição matemática correspondente é mostrada em uma lista de equações de
curvas, coordenadas dos pontos, e informações de conectividade das linhas e pontos
que definem o modelo virtual. As técnicas de modelagem por fio de arame são de
fácil utilização, uma vez que são necessárias somente a inserção e a conexão de linhas
para definir o modelo.
modelossólidos
conceitos CADparamétricos (PAR) não paramétricos (NPA)
sistemas 2D sistemas 3D
modelos de
aramemodelos de superfície
modelagem híbrida
57
Entretanto, de acordo com o domínio da aplicação, podem surgir interpretações
ambíguas para alguns modelos, bem como modelos inconsistentes. Como não é
possível determinar as faces externas e internas do modelo, sua utilização em
sistemas CAE se torna inviável (LEE, 1999).
Para outras aplicações, como na representação 2D do produto e/ou do processo de
fabricação, a técnica de modelagem por fio de arame se mostra adequada. A figura
3.3 mostra uma visualização em planta de uma célula de manufatura automotiva,
por meio da modelagem em fio de arame.
Figura 3.3 Visualização de um modelo em fio de arame: A) estruturas para acondicionar a matéria
prima. B) bancadas de trabalho. C) trabalhadores.
Em técnicas de modelagem por superfícies (MSU), a descrição matemática
correspondente ao modelo virtual inclui informações das superfícies, em adição aos
sistemas de modelagem por fio de arame, compostos apenas por linhas e pontos. Esta
técnica pode ser aplicada, por exemplo, na modelagem de peças automotivas
estampadas. A geometria é obtida em um ambiente 3D, e formas de visualização
como o rendering impossibilitam a interpretação ambígua do modelo. Contudo,
modelos inconsistentes podem ser criados, dependendo dos comandos disponíveis
no sistema CAD (MSU). A figura 3.4 mostra uma visualização de uma peça
automotiva estampada, modelada por meio da modelagem de superfícies.
Figura 3.4 Visualização de um modelo de superfícies (SILVA, 2008).
A
B
A
BC
C
58
As técnicas de modelagem de sólidos (MSO) são utilizadas para modelar formas
geométricas que tenham um volume fechado, por isto são denominados de sólidos.
Diferentemente das técnicas de modelagem por fio de arame e de superfícies, as
técnicas de MSO garantem que o modelo seja consistente e não ambíguo para um
domínio de representação muito abrangente. A figura 3.5 mostra a visualização de
modelo de um eixo traseiro automotivo, por meio da modelagem de sólidos.
Figura 3.5 Visualização de um modelo sólido (SUN et al., 2011 - adaptado pelo autor).
A técnica de modelagem híbrida (MHB) é designada aos sistemas que combinam10
ambos os modelos, os de superfícies e os de volumes (VDI 4426, 2004).
3.1.2 Sistemas de engenharia auxiliada por computador (CAE)
Para que se tenha entendimento dos princípios dos sistemas de engenharia auxiliada
por computador (CAE), é necessário o entendimento do denominado problema de
engenharia.
O processo de formulação, análise e solução de problemas de engenharia, passa pela
transformação de um modelo físico em um modelo matemático capaz de representar,
por meio de suas variáveis, parâmetros e termos forçantes, o comportamento e as
características essenciais deste modelo físico.
Na maioria dos casos, esta representação envolve um grande número de equações
diferenciais. Assim, uma abordagem analítica da solução do problema se torna
inviável. A figura 3.6 mostra uma representação do processo de formulação, análise e
solução de problemas de engenharia.
10 Grande parte dos sistemas atualmente disponíveis no mercado (2013), combinam técnicas/tecnologias de geração e modelagem de superfícies e volumes.
59
Figura 3.6. Processo de formulação, análise e solução de problemas de engenharia (BATHE, 1996 –
adaptado pelo autor).
A eq. (3.1) mostra, em um sentido geral, uma modelagem matemática de um modelo
físico genérico (CHAPRA; CANALE, 2008).
( ) ( )
Onde:
é a variável dependente que, usualmente, representa o comportamento ou estado
do modelo físico;
é a variável independente, usualmente dimensões como o tempo e o espaço, ao
longo dos quais o comportamento do modelo físico está sendo determinado;
são os parâmetros que representam as propriedades, ou a composição do modelo
físico;
são os termos forçantes, ou seja, são as influências externas que agem sobre o
modelo físico.
modelo físico
modelo matemáticoequações diferenciais que
representam o modelo
físico.
discretização e solução do modelo matemático
transformação das equações diferenciais em equações
algébricas;
geração da malha;condições de contorno;
parâmetros;(escolha do método numérico)método das diferenças finitas;método dos volumes finitos;
método dos elementos finitos....
avaliação da precisão da solução
interpretação dos resultados
refinamento da análise
melhoria do modelo
refinar malha,condições de contorno,
parâmetros, etc.
melhorar o modelomatemático
mudança do modelo físico
soluçãodo
modelo matemático
pelo método numérico
problema de engenharia
60
Usualmente, um modelo matemático que represente um modelo físico, possui o
formato de uma equação diferencial, ou seja, uma equação que contém uma função
desconhecida e algumas de suas derivadas. Estas funções, em sua maioria,
apresentam uma propriedade denominada de continuidade e, por isto, são chamadas
de contínuas (STEWART, 2011).
Existem também sistemas onde as variáveis e os parâmetros são discretos. No
controle (automação) de operações de produção, por exemplo, as variáveis e os
parâmetros são discretos, e na sua maioria, discretos e binários (GROOVER, 2011).
Entretanto, os fenômenos físicos são geralmente contínuos, e a definição matemática
de continuidade, está intimamente ligada ao significado da palavra continuidade na
linguagem do dia a dia. Desta forma, um processo contínuo é aquele que ocorre
gradualmente, sem interrupções, ou mudanças inesperadas (STEWART, 2010).
As aplicações físicas possuem ainda outros tipos de condições que devem ser
consideradas, nas quais o valor da variável, ou de sua derivada, é especificado em
pontos diferentes. Tais condições são chamadas de condições de contorno11 (CC).
Feito a apropriada modelagem matemática do modelo físico, o próximo passo é
implementar o modelo matemático em um sistema computacional. Para isto, o
modelo matemático contínuo, deve ser transformado em um modelo discreto.
Nesta transformação, as equações diferenciais são convertidas em equações
algébricas, que podem ser resolvidas aplicando-se operações básicas da matemática,
como, por exemplo: adição, subtração, multiplicação, divisão e extração de raízes.
Chapra e Canale (2008) descrevem, de acordo com a eq. (3.2), um exemplo da
transformação de uma equação diferencial em uma equação algébrica, a partir de
uma equação que representa a taxa de variação da velocidade no tempo.
11 De acordo com Zill e Cullen (2001), as condições de contorno (CC) aplicadas nas equações diferenciais podem ser de três tipos: de Dirichlet, de Neumann e de Robin. Os nomes atribuídos as três CC são em honra ao matemático francês Victor G. Robin (1885-1897), e aos matemáticos alemães Peter G. L. Dirichlet (1805-1859) e Carl G. Neumann (1832-1925).
61
( ) ( )
( )
Onde:
e são as diferenças na velocidade e no tempo, respectivamente, calculados
sobre intervalos finitos;
( ) é a velocidade em um instante inicial ;
( ) é a velocidade em um instante posterior .
A eq. (3.2) é chamada de aproximação por diferença finita da derivada da velocidade
no instante .
A representação discreta do modelo, por exemplo, de uma determinada geometria
criada em um sistema CAD, usualmente é feita sob a forma de uma grade12, ou
malha, composta por nós e elementos sobre o modelo, ou neste caso, sobre a
geometria.
Quanto a sua estrutura, as malhas podem ser estruturadas ou não estruturadas. As
malhas estruturadas são caracterizadas pelo arranjo, ou organização regular de seus
elementos. No caso da malha não estruturada, esta regularidade não ocorre
(SCHÄFER, 2006). A figura 3.7 mostra uma ilustração de uma malha estruturada (a)
e uma malha não estruturada (b), para duas geometrias genéricas.
Figura 3.7. Exemplos de malha estruturada (a) e não estruturada (b).
12 Existem três tipos de grades, ou malhas. As malhas ajustadas às fronteiras (boundary-fitted grids), as malhas cartesianas (cartesian grids) e as malhas sobrepostas (overlaping grids). Para melhor compreensão do tema, o autor recomenda consultar a referência de Schäfer (2006).
(a) (b)
62
Na tabela 3.1 estão descritas algumas vantagens ( ) e desvantagens ( ) entre as
malhas estruturada e não estruturada.
Tabela 3.1 - Vantagens ( ) e desvantagens ( ) entre as malhas estruturada e não
estruturada.
(Schäfer, 2006 – adaptado pelo autor).
No caso de se criar uma malha estruturada, esta tarefa consiste em se encontrar um
único mapeamento entre os valores, por exemplo: e , do
modelo lógico (discreto), e as coordenadas ( ) do modelo físico (contínuo).
De uma maneira geral, o modelo físico é irregular, enquanto que o modelo lógico é
regular (SCHÄFER, 2006). A figura 3.8 ilustra a relação entre os nós e coordenadas da
malha nos modelos físico e lógico.
Figura 3.8. Relação entre nós e coordenadas nos modelos físico e lógico (Schäfer, 2006 – adaptado pelo
autor).
propriedades estruturada não estruturada
modelagem de geometrias complexas
local (adaptação) refinamento da malha
geração automática da malha
esforço para geração da malha
esforço para programação em computador
gravação e gerenciamento dos dados (informações)
solução dos sistemas de equações algébricas
(V)
(V)
(V)
(V)
(D)
(V)
(D)
(D)
(V)
(V)
(V)
(V)(V)
(D)
(D)
(D)
(D)
modelo físico modelo lógico
x( , M)
x(N, )
x(0, )x( , 0)
63
Para obtenção dos valores intermediários, ou seja, os valores entre os nós, técnicas de
interpolação13 são aplicadas. Com o modelo físico convertido em um modelo lógico,
e com a determinação do sistema de equações algébricas para este modelo, torna-se
possível transcrever estas equações para um programa de computador e
consequentemente, determinar os valores das variáveis desconhecidas.
Para determinação dos valores das variáveis envolvidas nos diferentes problemas de
engenharia, métodos numéricos são utilizados. Na sua essência, os sistemas CAE
possuem programas baseados em métodos numéricos. De acordo com Chapra e
Canale (2008), alguns métodos numéricos são capazes de lidar com um grande
número de equações e geometrias complexas, comuns na prática da engenharia. Os
métodos numéricos comumente empregados na resolução dos problemas de
engenharia são: o método das diferenças finitas (MDF), o método dos volumes finitos
(MVF) e o método dos elementos finitos (MEF).
Não é pretensão do autor desta tese, apresentar ou explicar os
conceitos/fundamentos matemáticos contidos nestes três métodos. Para este
conhecimento, recomenda-se algumas referências como: Bathe (1996), Chen (2005),
Peiró e Sherwin (2005), Schäfer (2006), Taler e Duda (2006), Chapra e Canale (2008),
Chaskalovic (2008), Wriggers (2008), Hauser (2009), Long; Cen e Long (2009), Dimov;
Dimova e Kolkovska (2011).
Para os três métodos numéricos citados, o modelo físico precisa ser transformado em
um modelo lógico (discreto). No método das diferenças finitas (MDF), a
transformação do modelo físico em um modelo lógico ocorre distribuindo-se os nós
em uma malha estruturada, sobreposta ao modelo físico. Uma equação diferencial é
descrita para cada um dos nós (ponto a ponto) do modelo lógico, e suas derivadas
são substituídas por diferenças finitas, transformando as equações diferenciais em
equações algébricas (CHAPRA; CANALE, 2008).
13 De acordo com Chapra e Canale (2008), a interpolação é o método mais comum para se fazer estimativas de valores intermediários entre dados, sendo a interpolação polinomial o método mais utilizado para este propósito.
64
A figura 3.9 mostra um exemplo de abordagem do MDF para uma junta de vedação
de formato irregular.
Figura 3.9. Abordagem do método das diferenças finitas (Chapra; Canale, 2008 – adaptado pelo
autor).
Feita a transformação do modelo físico em um modelo lógico, tem-se a formulação
das equações algébricas para cada um dos nós da malha, e o surgimento das
variáveis desconhecidas a serem determinadas. O próximo passo é a determinação
das condições de contorno e os parâmetros que caracterizam o problema de
engenharia em análise.
Com o modelo lógico formulado, ou seja, estabelecidos o modelo, as equações, as
condições de contorno e os parâmetros pertinentes, o modelo é então processado
pelo computador, e a solução pelo método das diferenças finitas é realizada. Os
resultados obtidos com a solução do sistema de equações são analisados, e de acordo
com as previsões determinadas para o modelo, ajustes são realizados. O modelo
discreto pode ser ajustado ou melhorado, os valores atribuídos às condições de
contorno e aos parâmetros podem ser alterados, e uma nova resolução do sistema de
equações é realizada, até que haja uma convergência dos resultados obtidos com as
previsões determinadas para o modelo.
O MDF possui uma abordagem bastante simples e direta para malhas estruturadas.
Contudo, este tipo de abordagem tem difícil aplicação para condições onde se tem
fronteiras, ou geometrias com formatos mais complexos (CHAPRA; CANALE, 2008).
modelo físico
abordagem por diferenças finitas
ponto a ponto
modelo lógico
65
Esta dificuldade pode se observada no exemplo ilustrado na figura 3.9. O modelo
lógico, representado pela malha sobreposta ao modelo físico, não satisfaz todas as
condições impostas pela forma geométrica do modelo físico.
No caso do método dos volumes finitos (MVF), o processo de discretização envolve
a transformação do modelo físico em um número finito de volumes, denominados de
volumes de controle14 (VC). Nós são então relacionados a estes volumes de controle,
por meio dos quais as variáveis desconhecidas são determinadas. A união de todos
os volumes de controle deve abranger (cobrir) todo o modelo físico, e assim,
representar o seu comportamento.
Após a transformação do modelo físico em volumes de controle com seus respectivos
nós, e com a formulação das equações algébricas para determinação das variáveis
desconhecidas, tem-se a determinação dos parâmetros e a incorporação das
condições de contorno. Estabelecidos os volumes de controle, os sistemas de
equações algébricas, as condições de contorno, e os parâmetros, tem-se então a
montagem e a solução do sistema de equações pelo método dos volumes finitos.
Análogo ao MDF, os resultados obtidos com a solução do sistema de equações são
analisados, e de acordo com as previsões determinadas para o modelo, ajustes são
realizados. O modelo é adequado alterando-se, por exemplo, a formação da malha,
as condições de contorno, os parâmetros, até que se tenha a convergência dos
resultados com as previsões determinadas para o modelo.
No método dos elementos finitos (MEF), a transformação do modelo físico em um
modelo lógico tem como princípio a divisão do modelo físico em regiões, ou
elementos. Para cada elemento, uma solução aproximada das equações diferenciais é
desenvolvida. A solução total para o modelo é obtida reunindo-se todas as soluções
individuais, com o cuidado necessário para garantir a continuidade das soluções nas
fronteiras entre os elementos (CHAPRA, CANALE, 2008). A figura 3.10 mostra um
14 De acordo com Moran e Shapiro (2008), um volume de controle é uma região no espaço, através da qual uma quantidade de massa pode escoar. Nesta abordagem, uma região envolta de um contorno prescrito é estudada.
66
exemplo de um modelo em elementos finitos, para a mesma junta de vedação não
regular, ilustrada no modelo em diferenças finitas.
Figura 3.10. Abordagem do método dos elementos finitos (CHAPRA; CANALE, 2008 – adaptado pelo
autor).
O conjunto de elementos utilizados para representar o modelo físico, em termos de
suas equações e geometria, deve expressar da melhor forma possível, as condições e
características do modelo físico em análise. A figura 3.11 mostra exemplos de
elementos utilizados em uma (a), duas (b) e em três dimensões (c).
Figura 3.11. Exemplos de elementos utilizados em (a) uma, (b) duas e (c) três dimensões
(CHAPRA; CANALE, 2008 – adaptado pelo autor).
Determinados os elementos e suas respectivas equações, tem-se o agrupamento dos
elementos para que se possa representar o comportamento de todo o modelo físico.
Este agrupamento é realizado respeitando-se o conceito da continuidade. Nesta
aplicação, o conceito da continuidade tem como propósito equiparar as soluções
obtidas para o elemento e seus os elementos vizinhos, de modo que os valores
elemento linear
(a) unidimensional (b) bidimensional (c) tridimensional
elemento quadrilateral
elemento triangular elemento
hexaédrico
67
obtidos para as variáveis desconhecidas nos nós comuns sejam iguais. Com isto, a
solução final obtida será contínua (CHAPRA, CANALE, 2008).
Com o modelo físico transformado em um modelo lógico, e com seus respectivos
sistemas de equações, tem-se a incorporação das condições de contorno e dos
parâmetros. Definido o modelo lógico, estabelecidas as condições de contorno, e
determinados os parâmetros, a solução dos sistemas de equações é obtida pelo
método dos elementos finitos, e os resultados são analisados. Caso a solução não seja
satisfatória, a modelagem pode ser repetida, após os ajustes necessários no modelo
lógico, incluindo a mudança do tipo de elemento utilizado, e ou a adequação das
condições de contorno e dos parâmetros do modelo.
Contudo, em problemas de engenharia envolvendo transferência de calor e mecânica
dos fluidos, as condições de preservação de energia, em volumes de controle fictícios
ao redor dos nós da malha de elementos não é satisfeita no MEF clássico, por esta
razão, a abordagem destes problemas pelo MVF ainda é mais apropriada. A principal
diferença é que no MEF funções são utilizadas para interpolar a distribuição de
temperatura (ou de outra grandeza) dentro do elemento, enquanto que no MVF isto
não é utilizado. Em complemento, a capacidade térmica de um elemento é
distribuída de forma diferente entre seus nós, enquanto que no MVF, a capacidade
térmica de um volume de controle é concentrada em um único ponto (TALER;
DUDA, 2006).
A tabela 3.2 apresenta uma síntese de algumas características dos métodos das
diferenças finitas, dos volumes finitos e dos elementos finitos descritos na seção 3.1.2.
68
dife
renç
as fi
nita
svo
lum
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sel
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finito
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dage
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69
3.1.3 Sistemas compostos
Conforme definição de nomenclaturas, os sistemas compostos são aqueles que
utilizam os sistemas CAD/CAE, suas técnicas/tecnologias; software/programas de
forma combinada, para o desenvolvimento de atividades pertinentes ao projeto do
produto e projeto do processo de fabricação. Nesta seção dois exemplos de sistemas
compostos são apresentados: o sistema composto Fábrica Digital (FD) e o sistema
composto Realidade Virtual (RV).
Fábrica digital (FD) é um termo genérico15 para uma rede global de modelos digitais,
métodos e ferramentas, incluindo simulação e visualização em 3D, integrados por
sistemas de gerenciamento de informações. Seu propósito é o planejamento;
avaliação e melhoria contínua das principais estruturas, processos e recursos da
fábrica real, em conjunto com o produto (VDI 4499, 2008).
Fábrica Digital representa, por exemplo, os conceitos de planejamento, modelagem e
simulação. O núcleo do sistema FD é um banco de dados comum de todas as
aplicações, integrado com a fábrica real (sistema físico). Estes componentes são muito
mais do que a soma de diversos componentes de planejamento (KÜHN, 2006). A
figura 3.12 mostra uma visão holística do sistema FD.
15 Termo genérico: conforme definição de nomenclaturas apresentada na seção 1.1 desta tese, o termo definido para Fábrica Digital é sistema composto.
70
Figura 3.12. Visão holística do sistema FD (KÜHN, 2006 - adaptado pelo autor).
A VDI 4499 (2008) define o sistema composto FD, descreve o seu foco e fornece ainda
uma visão holística sobre o propósito das diretrizes, aplicações e os benefícios deste
conceito. Os processos observados com seus respectivos modelos, métodos e
ferramentas são explicados em detalhe. Instruções para o gerenciamento de
informações e arquitetura de sistemas também são fornecidas. Estas diretrizes básicas
são apenas uma introdução para o sistema Fábrica Digital, e são suportadas por
outras diretrizes como, por exemplo, a VDI 4499 (2008), folha 2.
Bracht, Geckler e Wenzel (2011) apresentaram algumas abordagens da literatura no
ano de 2008 para definição de FD. As literaturas foram organizadas
cronologicamente, com início no ano de 2001, e finalizando no ano de 2006. A tabela
3.3 mostra esta abordagem da literatura, adaptada e complementada pelo autor, com
as referências VDI 4499 (2008), Kim et al. (2010), e Américo e António (2011).
Processos de planejamento/ferramentas
• ferramentas de planejamento• decisões e sistemas de controle• mudança de cultura
Fábrica DigitalModelo digital/ informações
• Modelo de informações• Produção e modelo do processo• Simulação de modelos
planejamentocooperativo e
integrado
digitalização emodelagem da
fábrica
Fábrica Digital Fábrica Digitalsistemas de fábricacom capacidade de
mudanças
Sistema físico
• Instalações e equipamentos de produção
• Sistema logístico• Recursos
71
Tabela 3.3 - Abordagem da literatura para Fábrica Digital (FD).
O sistema composto, denominado de Realidade Virtual (RV), se refere a um
ambiente virtual que dá a pessoa uma ilusão de realidade. Nesta definição, se inclui
qualquer ambiente no qual a pessoa é condicionada a uma sensação de imersão. A
sensação de imersão é identificada como a mais importante característica do sistema
de RV, e é o que a diferencia das outras formas de simulação auxiliadas por
computador (JAYARAM, 1997).
autor síntese
conhecimento pessoal
modelo do produto
modelo do processo
software de simulação
estrutura organizacional
técnico e estrutural
infraestrutura
conhecimento
processos de negócios
simulação e visualização
processo e produção
comissionamento virtual
estruturas organizacionais
construção/tecnologia/recursos
processos de negócios
organização e planejamento do fluxo de trabalho
base de informações e gerenciamento
visualização e simulação
planejamento de fábrica e operação
processo e fluxos de trabalho
produto e criação do processo
métodos de planejamento
planejamento de fábrica (estrutura de fábrica)
planejamento logístico e fluxo de materiais
definição e delineação de termos
áreas de aplicação, objetivos e grupos alvos
processos, modelos, métodos e ferramentas
medidas organizacionaisarquitetura de sistema e gerenciamento de
informações
gestão do ciclo de vida do produto (PLM)
interoperabilidade entre sistemas heterogêneos
gestão integrada da informação
troca automática de informações
layout integrado
simulação
operação da fábrica
planejamento da fábrica
sistemas de negócios
planejamento logístico
planejamento do processo
melhoria da manufatura
assunto principal
Bley, H., Franke, C.
(2001)
gerenciamento de modelos
troca de informações
gestão do conhecimento
Dombrowiski, U, et al.
(2001)
modelo virtual da planta real a ser utilizado
mapeamento de todos os recursos de projeto
processos da fábrica auxiliados por computador
Bracht, U.
(2002)
ligação entre o desenvolvimento do produto e o
planejamento da produção
Wiedahl, H.-P.
(2002)
modelo computacional
Westkämper, E. et al.
(2003)modelo de informações
Wenzel, S. et al.
(2003)
modelos digitais conectados a rede
métodos e ferramentas
Américo, A., António,
A.
(2011)
modelos de fábricas
Marczinski, G.
(2006)ferramentas de engenharia auxiliadas por computador
VDI 4499
(2008)diretrizes e fundamentos
Kim, G. Y. et al.,
(2010)assistente a fábrica digital
72
Neste sistema, os engenheiros podem criar e modificar seus projetos em tempo real, e
verificar imediatamente os efeitos dessas modificações (SOUZA; SACCO; PORTO,
2006).
No ambiente de RV, o usuário é um elemento essencial e participante, ao contrário de
ser um observador passivo. Isto proporciona ao usuário a sensação de fazer parte do
ambiente; de estar imerso a ele (SASTRY; BOYD, 1998).
Para a VDI 4499 (2008), o sistema de RV é a aplicação de técnicas/tecnologias de
interface homem-máquina, que utiliza terminais inovadores, para integrar o usuário
em um mundo tridimensional interno do computador. Inclui, assim, todas as
técnicas/tecnologias para a definição e processamento em tempo real de um modelo
tridimensional interno do computador. Isto permite que os usuários imersos neste
modelo possam manipulá-lo diretamente, e como resultado recebam os estímulos
multimodais iniciados pelo contato com o modelo (interação).
O sistema de RV tem aplicação em campos da ciência como a educação, treinamento,
saúde (SCHUMAKER, 2011a); comportamento, psicologia humana, (SCHUMAKER,
2011b), que são importantes, por exemplo, para a simulação das operações de
montagem, manuseio do produto e ergonomia. A figura 3.13 mostra uma visão
holística do princípio do sistema de RV.
73
Figura 3.13. Princípio de funcionamento do sistema composto de RV (BLACH, 2008 - adaptado pelo
autor).
A máquina de RV (1) é responsável pela geração do ambiente virtual (2). As amostras
(3) são reinderizadas (4) e exibidas no ambiente virtual, sob o ponto de vista do
usuário (5). O usuário interage com o ambiente virtual (6), e seus movimentos são
captados por sensores (7). Os sensores transformam estes movimentos em ações (8),
que por sua vez são enviadas para o ambiente virtual (6) (BLACH, 2008).
Para que a RV tenha um funcionamento adequado existem técnicas/tecnologias,
softwares/programas que são necessários para a geração e transmissão das
informações de entradas e saídas. Blach (2008) classifica estas técnicas/tecnologias,
softwares/programas em dois grupos: reinderização/exibição multimodal e entradas
multimodais. No grupo de reinderização/exibição multimodal estão contidos todos
os canais sensoriais como: visuais; auditivos; olfatórios e gustativos. Inclui
software/programas, nos quais imagens e sons são sintetizados a partir do ambiente
virtual, sobre a localização do usuário no ambiente. As informações sintetizadas são
frequentemente transformadas em sinais reais e perceptíveis aos humanos como luz,
força, pressão, entre outros. No grupo de entradas multimodais as ações dos usuários
e do ambiente são transferidas para o computador. Estas ações podem ser
computador (hardware)
máquina de realidade virtual
geração do ambientevirtual
espacialmente ancoradoem um ambiente
virtuale
xibição
rein
de
rização
espaço de interação física
inte
grado
r do
sen
sor
sen
sor/d
ispo
sitivo
amo
stras
açõe
s
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
74
conscientes, e servem para controlar o ambiente, ou podem ser inconscientes, para
adaptar o sistema ao usuário. Muitas vezes estas ações são uma combinação de
ambas, conscientes e inconscientes. Em sistemas de interação espacial como os de
RV, um dos dispositivos de captura das ações dos usuários é o chamado tracking, ou
rastreamento (BLACH, 2008). Existem ainda diversos equipamentos que são
utilizados em sistemas de RV, tanto para fins de reinderização/exibição multimodal,
como para fins de entradas multimodais.
Na indústria automotiva, por exemplo, estes equipamentos são utilizados em
atividades do PDP-Automotivo como o projeto do produto, a montagem e análise de
ergonomia (ZIMMERMANN, 2008). A figura 3.14 mostra um exemplo de utilização
de RV, para a visualização externa do modelo de um automóvel.
Figura 3.14. Visualização do exterior do modelo virtual de um automóvel (ZIMMERMANN, 2008).
Neste caso, a aplicação do sistema de RV não ocorre somente na avaliação qualitativa
do produto automotivo em desenvolvimento, por exemplo, do estilo, mas também na
visualização e avaliação de resultados de simulação tais como DMU, análise da
dinâmica de fluidos, ou testes de impacto. Como resultado destas aplicações,
atividades no PDP-Automotivo como representações visuais do produto em
desenvolvimento foram estabelecidas, para análises técnicas e tomadas de decisão
(AMDITIS; KARASEITANIDIS; MANTZOURANIS, 2008).
75
A tabela 3.4 mostra alguns exemplos de software/programas CAD/CAE com base
nas quatro principais empresas atuantes no mercado: a AutoDesk, a Dessault
Systèmes, a Parametric Technology Corporation (PTC) e a Siemens PLM Software.
(CHANDRASEGARAN et al., 2013). No ano de 2011, estas quarto empresas juntas
representaram cerca de 76% de todo o mercado das empresas de softwares CAD
(MAHER, 2012).
Em complemento, foi feita uma associação entre os exemplos de software/programas
CAD/CAE e os métodos numéricos descritos na seção 3.1.2. No apêndice B a tabela
3.4 é mostrada com as respectivas referências utilizadas para obtenção das
informações demonstradas.
Tabela 3.4 - Exemplos de software CAD/CAE e seus respectivos métodos numéricos.
MDF MVF MEF
AutoCAD Inventor Simulation
Navisworks Moldflow Moldflow Moldflow
Sketchbook Pro Simulation CFD
Inventor
CATIASolidWorks
Flow SimulationSIMULIA Abaqus/CAE
Circuitworks SIMULIA Abaqus/CFD SIMULIA Isight
SolidWorks DELMIA
Delmia
Pro/ENGINEER PTC Creo Simulate
InterCamm Expert
Unigraphics Femap TMG Flow NX I-DEAS
Solid Edge NX Thermal NX CAE
Tecnomatix NX Flow NX Flow
NX PCB Exchange
Legenda: (CAD) projeto auxiliado por computador (CAE) engenharia auxiliada por computador (MDF) método das diferenças finitas
(MVF) método dos volumes finitos (MEF) método dos elementos finitos
em
pre
sas
softw
are
/ pro
gra
ma
Autodesk
Dassault Systèmes
Parametric
Technology Corporation
Siemens
sistemas CAD técnicas/tecnologias
CAE
76
3.2 Consolidação do capítulo
Neste capítulo os princípios das técnicas/tecnologias dos sistemas CAD/CAE foram
descritos. Dentre as técnicas apresentadas, utilizadas para criar a geometria que
caracteriza o protótipo virtual, as técnicas de modelagem por superfícies e por
sólidos produzem uma geometria capaz de ser simulada virtualmente.
Ambas as técnicas possuem ampla aplicação no setor automotivo. No caso da técnica
de modelagem por superfícies, por exemplo, na modelagem de chapas, e no caso da
modelagem por sólidos, na modelagem de diferentes partes sólidas do automóvel.
As técnicas numéricas descritas e consolidadas na tabela 3.2, constituem a base dos
sistemas computacionais utilizados na análise, simulação e validação do PV.
Portanto, o entendimento dos princípios de cada técnica, para melhor compreensão e
aplicação das mesmas também se fez necessário.
Com isto, tornou-se possível conhecer as abordagens utilizadas na tratativa dos
problemas de engenharia. Por exemplo, no caso de um problema envolvendo a
transferência de calor em um modelo físico, composto por uma geometria não
complexa, o problema pode ser tratado pelo MDF. Se neste mesmo caso, o modelo
físico for composto por uma geometria complexa, uma abordagem pelo MVF se
torna mais adequada. Para análise de problemas oriundos da mecânica dos sólidos, o
tratamento pelo MEF se torna mais apropriado. Embora os três tipos de técnicas
numéricas possam ser utilizadas na tratativa de problemas da engenharia, a
abordagem pelo MEF está mais difundida, pois com a sua abordagem por elementos,
grande parte dos problemas de engenharia podem ser tratados.
Com a descrição dos dois exemplos de sistemas compostos, foi possível associar a
aplicação dos sistemas CAD/CAE no desenvolvimento do produto e do processo de
fabricação. Com isto, este capítulo abrangeu: os princípios envolvidos na criação da
geometria; o entendimento e tratamento do problema de engenharia com auxílio de
sistemas computacionais; a formulação básica de um modelo matemático genérico;
os princípios que caracterizam um modelo físico; as técnicas numéricas que
77
fundamentam os sistemas computacionais; exemplos de aplicação destes sistemas
computacionais no desenvolvimento e na validação de protótipos virtuais utilizados
no desenvolvimento do produto e do processo de fabricação.
Com base no conteúdo desenvolvido neste capítulo será possível selecionar os
sistemas e definir as técnicas/tecnologias possíveis de serem utilizadas na criação de
protótipos virtuais conforme as necessidades de uso e de aplicação.
No capítulo quatro, as técnicas/tecnologias utilizadas na fabricação dos protótipos
físicos são descritas e exemplificadas.
78
4 PROTÓTIPO FÍSICO
Neste capítulo, um referencial teórico sobre as principais técnicas/tecnologias
utilizadas para se fabricar protótipos físicos é apresentado. O conteúdo descrito é
baseado na dissertação de mestrado do autor, que teve como tema central de
pesquisa as técnicas/tecnologias de prototipagem rápida (PR) e de ferramental
rápido (FR). Feito isto, o conteúdo é consolidado, e o capítulo é finalizado com as
considerações necessárias.
Existem diversas técnicas/tecnologias de fabricação que podem ser utilizadas
também para se obter protótipos físicos, por exemplo: fundição, laminação,
conformação, modelagem, união (KALPAKJIAN; SCHMID, 2001); moldagem por
injeção, metalurgia de chapas, metalurgia do pó, fundição em moldes de areia, forja
(BOOTHROYD; DEWRUST; KNIGHT, 2002). Existem ainda as técnicas/tecnologias
que utilizam máquinas com controle numérico (CN), por exemplo: torneamento,
usinagem, ou sistemas robóticos para soldagem, corte e pintura (SUH et al., 2008).
Para cada um dos exemplos supracitados um grande acervo na literatura pode ser
encontrado. Contudo, estas técnicas/tecnologias são comumente utilizadas na
fabricação de produtos seriados, e mesmo quando utilizadas de forma combinada
com outras técnicas/tecnologias específicas de prototipagem, não são dedicadas
somente a prototipagem de produtos físicos.
Assim, nas seções 4.1, 4.2 e 4.3 são descritas apenas as técnicas/tecnologias
comumente utilizadas na fabricação de protótipos físicos. Neste contexto três grupos
são identificados: a prototipagem rápida (PR), o ferramental rápido (FR) e a remoção
de material (RM) (KAMRANI; NASR, 2006; WANG; STOLL; CONLEY, 2010; SILVA;
KAMINSKI, 2011; CERIT; LAZOGLU, 2011).
79
4.1 Prototipagem rápida (PR)
A prototipagem rápida (PR) é um sistema composto por um conjunto de
técnicas/tecnologias que utilizam o princípio de sobreposição de camadas de um
determinado material, a partir das informações de um modelo gerado em um sistema
CAD, de forma a compor o protótipo físico, conforme as necessidades de uso e
aplicação (SILVA, 2008).
O primeiro passo para se fabricar um protótipo utilizando PR é um modelo sólido
3D, ou um modelo de superfície gerado em qualquer sistema CAD. A máquina de PR
gera uma cópia física do modelo em CAD, por este fato, é importante que o projeto
seja isento de imperfeições. Posteriormente, o modelo em CAD deve ser convertido
em um arquivo do tipo STL. Esta operação pode ser realizada no próprio
software/programa de CAD (KAMRANI; NASR, 2010).
O arquivo STL é pioneiro no segmento da PR. A sigla STL é advinda do primeiro
processo de prototipagem rápida denominado de Stereolithography, ou
estereolitografia (SLA) (SILVA; TSUZUKI; KAMINSKI, 2009). Caracterizado pela
forma aproximada de representar modelos tridimensionais por meio de uma malha
de elementos triangulares, este formato de arquivo é considerado um padrão na
indústria de PR e está contido em quase, senão todos os sistemas de CAD (BYUN;
LEE, 2006).
Com o arquivo STL gerado, o mesmo é transferido para a máquina de PR. Um
programa contido na máquina de PR é utilizado para transformar o arquivo STL em
outros arquivos (camadas ou secções transversais do modelo CAD), por meio dos
quais irá ocorrer a fabricação do protótipo camada após camada.
O material construtivo é determinado de acordo com o processo escolhido.
Determinado o material o protótipo é fabricado.
80
Dependendo da técnica/tecnologia de PR e da complexidade geométrica do
protótipo, operações de pós-processamento são realizadas para remoção de suportes
e limpeza do protótipo físico.
Existem diversas técnicas/tecnologias de PR. De acordo com uma pesquisa realizada
no ano de 1999 foram identificados aproximadamente 40 diferentes tipos e/ou
aproximações entre as técnicas/tecnologias de PR. Algumas destas foram
estabelecidas como principais e outras ainda a serem desenvolvidas
(UPCRAFT; FLETCHER, 2003).
Algumas das principais técnicas/tecnologias de PR são a Stereolithography ou
estereolitografia (SLA), a Laminated Object Manufacturing ou manufatura laminar de
objetos (LOM), a Selective Laser Sintering ou sinterização seletiva a laser (SLS), a Fused
Deposition Modeling ou modelagem por fusão e deposição (FDM) e a 3D Printer ou
impressão tridimensional (3DP) (UPCRAFT; FLETCHER, 2003; KAMRANI; NASR,
2006; VOLPATO et al., 2007; SILVA; KAMINSKI, 2007, SILVA, 2008; VDI 3404, 2009;
KAMRANI; NASR, 2010; SILVA; KAMINSKI, 2011; ANDERL, 2012).
4.1.1 Estereolitografia (SLA)
A estereolitografia (SLA) foi introduzida no mercado em 1988. A SLA é bem popular;
aproximadamente 60% das operações de PR podem utilizar a SLA (UPCRAFT;
FLETCHER, 2003; KAMRANI; NASR, 2010).
O princípio da SLA baseia-se na transformação de uma resina composta por
monômeros fotossensíveis que se transformam em cadeias poliméricas16 e se
solidificam ao ficarem expostos a um feixe laser, geralmente ultravioleta (UV) com
comprimento de onda específico. Esta resina está acondicionada em um recipiente
que compõe a máquina de SLA. Na parte interna deste recipiente, existe uma
plataforma móvel que se desloca para cima e para baixo, de forma a expor uma
quantidade da resina fotossensível ao feixe laser que a solidifica (SILVA, 2008).
16 Segundo Guitián (1994) “Polímero é um composto químico de peso molecular elevado, formado por muitas moléculas pequenas iguais, chamadas monômeros (do grego monos = um), unidas umas a outras por ligações covalentes, resultantes de muitas reações de adição consecutivas”.
81
Um par de espelhos movimentados por galvanômetros17 conduz o feixe laser. Um
conjunto de lentes e um sistema de abertura ajustam o feixe laser que percorre a
superfície da resina líquida fotossensível. Após a solidificação da primeira camada, a
plataforma móvel submerge e imerge novamente na resina repetindo o processo até
que as camadas subsequentes sejam solidificadas, compondo assim o protótipo físico
de baixo para cima, a partir das secções transversais obtidas pelo desmembramento
do modelo 3D gerado no sistema CAD. A espessura da camada é geralmente
mantida constante ao longo de todo o protótipo físico variando entre 0,025-0,5mm. O
protótipo finalizado é então removido do recipiente e colocado em um forno
ultravioleta (UV) para cura total da resina, o que aumenta sua resistência mecânica.
Em caso de necessidade, um acabamento superficial é realizado manualmente para
retirada do excesso de material ou melhora do aspecto superficial do protótipo. Para
protótipos com geometrias complexas, onde existam partes que possam se soltar ou
flutuar na resina durante o processo de fabricação, o sistema computacional de
planejamento do processo que acompanha o equipamento do PR gera
automaticamente suportes ou apoios que, posteriormente, possam ser removidos do
protótipo acabado (VOLPATO et al., 2007). A figura 4.1 ilustra o princípio da SLA.
Figura 4.1 Princípio da técnica/tecnologia SLA (SILVA, 2008).
17 De acordo com Ferreira (2004) a palavra galvanômetro pode ser entendida como um instrumento com que se medem pequenas correntes, ou pequenas tensões, baseado na deformação que forças eletromagnéticas provocam num sistema mecânico elástico, e geralmente oscilante.
82
4.1.2 Manufatura laminar de objetos (LOM)
O princípio da LOM baseia-se na deposição sucessiva de folhas de materiais
contendo adesivo em um dos lados para construir o protótipo físico camada por
camada. A fabricação se inicia com a deposição de uma folha do material. Após sua
deposição, outra folha e adicionada. Um rolo aquecido passa sobre a superfície da
folha superior ativando o adesivo desta que está em contato com a face superior da
folha abaixo, unindo os materiais. Para se obter a geometria do protótipo, um feixe
de laser é direcionado por um conjunto de espelhos controlados por um sistema de
deslocamento, que define o contorno do produto nesta camada. Além desta função, o
feixe laser também fragmenta as regiões não pertencentes ao protótipo em pequenos
triângulos, para que possam ser removidos do protótipo físico ao final da fabricação
(pós-processamento). Analogamente as outras técnicas/tecnologias de PR, uma
plataforma que se desloca no sentido vertical possibilita a adição subsequente de
material para composição do protótipo (VOLPATO et al, 2007). A figura 4.2 ilustra o
princípio de funcionamento da LOM.
Figura 4.2 Princípio da técnica/tecnologia LOM (SILVA, 2008).
83
4.1.3 Sinterização seletiva a laser (SLS)
O princípio de fabricação da SLS não difere conceitualmente das demais
técnicas/tecnologias de PR. O material de construção na forma de pó fica
armazenado em reservatórios ao lado do recipiente de construção. O recipiente de
construção também possui uma plataforma que se desloca no sentido vertical de
acordo com a espessura de camada desejada. A construção física do protótipo se
inicia com o material sendo espalhado e nivelado por um rolo na câmara de
construção da máquina. Um feixe de laser é então utilizado para sinterizar ou fundir
o pó tornando-o sólido. O pó sinterizado corresponde a uma camada do protótipo
em construção. Uma segunda camada de pó é aplicada sobre a primeira. A
sinterização pelo feixe laser se repete, fundindo e solidificando a segunda camada
sobre a primeira. Este procedimento se repete até que o protótipo seja finalizado
(BUTLER, 2011). A figura 4.3 ilustra o princípio da SLS.
Figura 4.3 Princípio da técnica/tecnologia SLS (SILVA, 2008).
4.1.4 Modelagem por fusão e deposição (FDM)
O princípio da FDM baseia-se na extrusão de um filamento de material por uma fina
guia, que é depositado sobre uma plataforma. As guias se movem em um plano (por
exemplo x e y) até que o filamento seja depositado em uma fina camada que compõe
a secção transversal do protótipo físico. A plataforma então se desloca no sentido
vertical a uma distância relativa, para que a guia possa depositar a próxima fatia do
84
material sobre a camada anterior. O filamento extrudado é aquecido até se tornar
uma espécie de pasta, que dessa forma, adere à camada anterior. A segunda guia é
utilizada para extrudar materiais diferentes construindo suportes para a estrutura de
baixo para cima quando necessário. Após a conclusão da fabricação o suporte
estrutural precisa ser removido do protótipo (UPCRAFT; FLETCHER, 2003).
A máquina de FDM possui um bico extrusor exclusivo para criação de suportes. No
ano de 2007 foram identificados dois tipos de materiais para suportes, com sistemas
de remoção diferentes após o termino da fabricação. No primeiro tipo, o material
utilizado na fabricação dos suportes é mais frágil que o do protótipo, facilitando a
retirada de forma manual. O segundo tipo utiliza um material que pode ser
removido por imersão em solução líquida aquecida (VOLPATO et al, 2007). A figura
4.4 ilustra o princípio de funcionamento da FDM.
Figura 4.4 Princípio da técnica/tecnologia FDM (SILVA, 2008).
4.1.5 Impressão tridimensional (3DP)
Diferente das outras técnicas/tecnologias de PR, a impressão tridimensional (3DP)
não utiliza laser para processar o material.
O material é agregado por um aglutinante depositado por impressão do tipo jato de
tinta. O material é espalhado e nivelado por um rolo que percorre a superfície da
85
câmara de trabalho. O aglutinante incide sobre o material pelo cabeçote de impressão
de acordo com a geometria da camada que está sendo fabricada. O material não
utilizado ao redor do protótipo em fabricação serve de suporte natural, não havendo
necessidade de se criar suportes durante o desmembramento do modelo 3D em
camadas. Vários protótipos podem ser fabricados em uma operação. Os protótipos
fabricados com a técnica/tecnologia 3DP necessitam de pós-processamento para
aumentar a resistência mecânica e/ou melhorar o aspecto do acabamento superficial.
Este pós-processamento pode variar de acordo com o material utilizado
(VOLPATO et al., 2007). A figura 4.5 ilustra o princípio da 3DP.
Figura 4.5 Princípio da técnica/tecnologia 3DP (SILVA, 2008).
4.1.6 Síntese das técnicas/tecnologias de PR
As técnicas/tecnologias de PR descritas na seção 4.1 apresentam características
similares e específicas. A tabela 4.1 mostra uma síntese de algumas destas
características. Para composição da tabela 4.1 utilizou-se as seguintes referências:
Pham; Gault (1998); Upcraft; Flecher (2003); Robtec (2007); Volpato et al. (2007) e
Silva; Kaminski (2007).
86
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alt
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resistência
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méd
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alt
am
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bai
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protótipo
(mm)
(4)
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8 x
50
8 x
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13
x 5
59
x 5
08
38
1 x
33
0 x
45
76
00
x 5
00
x 6
00
50
8 x
60
9 x
40
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87
4.2 Ferramental Rápido (FR)
O ferramental rápido (FR) é um sistema caracterizado pela utilização de
técnicas/tecnologias de adição de material para fabricação de moldes-protótipo e,
consequentemente, de protótipos físicos. Os protótipos fabricados em FR podem ser
utilizados para fins de visualização e também para aplicações funcionais
(ROSOCHOWISKI; MATUSZAK, 2000; VOLPATO et al., 2007; WANG; STOLL;
CONLEY, 2010; SILVA; KAMINSKI, 2011).
Algumas das principais técnicas/tecnologias de FR que utilizam o princípio da
adição de material segundo Wang; Stoll e Conley (2010) são:
baseadas na estereolitografia (SLA). Room Temperature Vulcanizing (RTV);
3D KelTool™; DirectAIM™;
baseadas na manufatura laminar de objetos (LOM). Direct Investiment Casting
(DIC); Indirect Investment Casting (IIC);
baseadas na sinterização seletiva a laser (SLS). RapidTool™; DirectTool™;
baseadas na modelagem por fusão e deposição (FDM). Sand Casting;
baseadas na impressão tridimensional (3DP). ProMetal.
Conforme o tipo da técnica/tecnologia utilizada para a construção do ferramental-
protótipo, diferentes tipos de ferramentais são obtidos. Estes ferramentais são
classificados em três tipos: soft tooling, ou ferramental mole, hard tooling, ou
ferramental duro, e bridge tooling, ou ferramental de transição
(NAGAHANUMAIAH; SUBBURAJ; RAVI, 2008; WANG; STOLL; CONLEY, 2010).
4.2.1 Técnicas/tecnologias de FR baseadas em SLA
A Room Temperature Vulcanizing ou fabricação de moldes em borracha vulcanizada de
silicone (RTV) é uma técnica/tecnologia do tipo soft tooling. A RTV é uma das
técnicas/tecnologias mais utilizadas em FR e permite a fabricação de protótipos em
plástico, em quantidades que podem variar entre 10 a 50 unidades. A primeira etapa
da RTV é a preparação do modelo, que será utilizado para se obter o molde.
88
A próxima etapa consiste em colocar o modelo em um recipiente de dimensões
pouco maiores as dimensões do modelo, para que este possa ser recoberto com
silicone. Com o modelo devidamente posicionado no recipiente, o silicone é
depositado, de forma a cobrir o modelo até o ponto em que se deseja obter a sua
reprodução (SILVA, 2008).
Um dos principais tipos de defeitos que podem ser encontrados no molde feito em
silicone é a formação de bolhas. Com o uso de uma máquina de vácuo, o recipiente é
então submetido a um processo de desgaseificação, para eliminar ao máximo as
bolhas remanescentes no interior do silicone (KUO; CHEN, 2012).
Após a cura do silicone, ou seja, a sua vulcanização, o molde está pronto para ser
cortado para a extração do modelo contido em seu interior. Feito o seu pós-
processamento18, o molde está pronto para ser utilizado (SILVA, 2008). A figura 4.6
mostra o princípio da RTV.
Figura 4.6 (A) Modelo padrão em SLA. (B) Colocação do modelo padrão no recipiente, e deposição do
silicone. (C). Cura do silicone. (D) Remoção do modelo padrão e conclusão do molde em silicone
(DUNNE et al., 2004 – adaptado pelo autor).
A 3D KelTool™ é uma técnica/tecnologia de FR do tipo hard tooling, que envolve o
uso de pó metálico e uma liga plástica (mistura) para fabricação de insertos19. O pó
metálico é depositado em um molde de silicone criado a partir de um desenho
negativo do modelo (etapas 1, 2 e 3 da figura 4.7).
18 Em alguns casos, geralmente envolvendo grande manuseio e/ou grande quantidade de protótipos produzidos faz-se necessário a criação de um porta-molde, para aumentar a resistência do molde ao manuseio. 19 Os insertos, também denominados de macho e cavidade, são as partes que juntas formarão o vazio a ser ocupado pelo material de fabricação do protótipo. Em casos onde se tem baixos esforços aplicados no conjunto, somente os insetos são necessários para a fabricação dos protótipos. Em casos contrários tem-se a necessidade de se fabricar um porta-molde padrão (VOLPATO et al., 2007).
(A) (B) (C) (D)
89
Outra forma de se obter o inserto é revestir com silicone um modelo positivo
devidamente posicionado em um recipiente (etapas 1, 2, 3 e 4 da figura 4.7). Um
aquecimento inicial a 100º C produz uma peça denominada de peça verde. A
sinterização final e a infiltração de cobre cria o inserto final (etapas 4 ou 6 da figura
4.7). Os insertos criados em 3D Keltool™ são capazes de produzir milhares de peças,
o que faz desta técnica/tecnologia adequada para fabricação de peças de pequenas
dimensões (YEUNG, 1997; CHUA; HONG; HO, 1999; ROSOCHOWSKI;
MATUSZAK, 2000; YONGNIAN et al., 2009).
Figura 4.7 Princípios da 3D KelTool™ (VOLPATO et al., 2007 – adaptado pelo autor).
A DirectAIM™ é uma técnica/tecnologia de FR do tipo bridge tooling utilizada na
fabricação dos insertos. Os insertos podem ser fabricados de três formas diferentes:
(A) totalmente sólido, ou maciço; (B) em forma de caixa, com o preenchimento
interno por algum material de resistência mecânica compatível com o uso, e (C) em
forma de caixa análoga a condição B, porém com aletas, para permitir o contato do
material de preenchimento com o polímero que está sendo injetado durante o ciclo
de moldagem, permitindo acelerar o resfriamento do protótipo (VOLPATO et al.,
2007). A figura 4.8 mostra o princípio da DirectAIM™.
modelo positivo
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negativo domodelo em SLA
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positivo domodelo em SLA
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Figura 4.8 Princípios da DirectAIM™: (A) insertos sólidos; (B) caixa e (C) caixa com aletas
(VOLPATO et al., 2007 – adaptado pelo autor).
4.2.2 Técnicas/tecnologias de FR baseadas em LOM
A Direct Investment Casting (DIC) é uma técnica/tecnologia de FR que utiliza um
modelo padrão construído em LOM. Este modelo é envolvido em um material
cerâmico criando em torno do modelo uma casca, ou invólucro. Uma vez que a
cerâmica é seca, este conjunto (modelo e invólucro) é inserido em uma fornalha de
alta temperatura para endurecimento da cerâmica e queima/retirada do padrão em
LOM. Após a remoção das cinzas provenientes deste processo, o invólucro cerâmico
é reaquecido e metal é depositado no invólucro. Após o resfriamento do metal, o
invólucro cerâmico é quebrado/lascado expondo assim um único modelo em metal
(WANG; STOLL; CONLEY, 2010; PATTNAIK; KARUNAKAR; JHA, 2012).
A Indirect Investment Casting (IIC) é uma técnica/tecnologia de FR ideal para criação
de duas partes de moldes negativos para injeção de cera. Após o molde em LOM ser
selado com um revestimento protetivo, o molde pode ser utilizado para até 100
injeções, sem a degradação ou perda de tolerâncias. No caso de um maior volume de
produção ser requerido, o padrão em LOM pode ser utilizado para criar um
ferramental em epóxi preenchido com metal, capaz de produzir ao menos 1.000
protótipos (WANG; STOLL; CONLEY, 2010; PATTNAIK; KARUNAKAR; JHA,
2012).
(A) (B) (C)
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91
4.2.3 Técnicas/tecnologias de FR baseadas em SLS
A RapidTool™ é uma técnica/tecnologia de FR utilizada na fabricação de insertos
metálicos por sinterização a laser de um material na forma de pó, composto de aço
inoxidável e recoberto por um aglutinante a base de polímeros. O material utilizado é
o DTM’S RapidSteel. Após a fabricação do inserto o aglutinante é removido por meio
de um processo de queima em um forno apropriado. Uma vez removido, infiltra-se
cobre nos locais deixados pelo aglutinante para melhorar as propriedades térmicas e
mecânicas dos insertos (RADSTOK, 1999; DIMOV et al., 2001; DALGARNO;
STEWART, 2001; SANTOS et al., 2006; WANG; STOLL; CONLEY, 2010).
A DirectTool™ é análoga a RapidTool™ e utiliza como princípio a Direct Metal Laser
Sintering (DMLS) do fabricante EOS GmbH para sinterizar uma mistrura de pó
metálico, níquel, bronze e cobre-fosfato (CHEAH et al., 2005).
Um diferencial desta técnica/tecnologia está na construção de moldes que incluem
sistema de arrefecimento interno, ou internal conformal cooling channels. Este sistema
permite arrefecer o molde a cada ciclo de moldagem, o que torna a produção mais
rápida e por conseguinte, melhora a produtividade (NICKELS, 2009). A figura 4.9
ilustra o princípio deste sistema de arrefecimento.
Figura 4.9 Princípios do sistema de arrefecimento do molde na DirectTool™ (A) arrefecimento
convencional. (B) sistema do tipo internal conformal cooling channels
(NICKELS, 2009 – adaptado pelo autor).
(A) (B)
92
4.2.4 Técnicas/tecnologias de FR baseadas em FDM
A Sand Casting, ou fundição em areia, é uma técnica/tecnologia de FR que produz
padrões, moldes e núcleos (core) em areia. As etapas para obtenção de um molde em
areia são análogas às etapas básicas de PR, ou seja, a partir de um desenho gerado
em um sistema CAD tem-se a conversão deste desenho em um arquivo do tipo STL.
A partir do arquivo STL diferentes componentes podem ser gerados como por
exemplo: padrões, moldes em areia, protótipo e por fim, o protótipo acabado
(INGOLE et al., 2009; CHHABRA; SINGH, 2011). A figura 4.10 mostra o princípio da
Sand Casting.
Figura 4.10 Princípios da Sand Casting. (A) Modelo 1 em CAD. (B) Modelo 2 em CAD. (C) Molde em
areia do modelo 1. (D) Molde do modelo 2 em areia
(INGOLE et al., 2009 – adaptado pelo autor).
4.2.5 Técnicas/tecnologias de FR baseadas em 3DP
A ProMetal é uma técnica/tecnologia de FR que utiliza materiais como aço
inoxidável, bronze e até ouro na construção de moldes e ferramentas para injeção
(UTELA et al., 2008). O princípio da ProMetal é análogo ao da 3DPrinter descrito na
seção 4.1.5. A fabricação ocorre por meio de um cabeçote de impressão eletrostático
que deposita um líquido aglutinante sobre o pó metálico endurecendo seletivamente
as camadas do objeto em fabricação. Sucessivas camadas do pó são espalhadas e
endurecidas. O pó não aglutinado serve de suporte durante a fabricação. O resultado
é um molde/ferramenta verde, que é inserido em um forno adequado para
sinterização final e infiltração de metal complementar. (WANG; STOLL; CONLEY,
2010; WONG, HERNANDEZ, 2012).
(A) (B) (C) (D)
93
A ProMetal possui ainda máquinas capazes de fabricar objetos de grandes dimensões
como a R10 (1.000 x 500 x 250 mm) e a S15 (1.500 x 750 x 700mm) (DIMITROV;
SCHREVE; BEER, 2006).
4.2.6 Síntese das técnicas/tecnologias de FR
A tabela 4.2 mostra uma síntese das técnicas/tecnologias de FR descritas. Para
elaboração da síntese, as seguintes referências foram utilizadas: Volpato et al. (2007),
Ingole et al. (2009), Wang; Stoll e Conley (2010) e Chhabra; Singh (2011).
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4.3 Remoção de material (RM)
Os sistemas de remoção de material (RM) são anteriores aos sistemas de
prototipagem rápida e de ferramental rápido, e também são utilizados na obtenção
de protótipos físicos.
A principal técnica/tecnologia de remoção de RM utilizada na fabricação de
protótipos físicos é a usinagem com controle numérico, ou CNC machining (WANG;
STOLL; CONLEY, 2010).
A CNC pode ser utilizada para construir objetos unitários ou ferramentais do tipo
soft tooling, hard tooling e bridge tooling. Diversos materiais estão disponíveis e podem
ser utilizados em uma única máquina CNC como por exemplo: policarbonatos, nylon,
plástico, alumínio inoxidável, grafite, epóxi, cobre e madeira. Em complemento, os
resultados obtidos com o uso da CNC são de alta qualidade de acabamento
superficial (WANG; STOLL; CONLEY, 2010). A figura 4.11 ilustra o princípio da
CNC.
Figura 4.11 Princípios da usinagem CNC (WANG; STOLL; CONLEY, 2010 – adaptado pelo autor).
Primeiramente, um modelo tridimensional deve ser criado em um sistema CAD.
Após sua criação, tem-se a geração do caminho de corte da ferramenta (tool path). O
bloco de material é posicionado na máquina e a operação é iniciada. A ferramenta de
corte se movimenta, por exemplo, na direção vertical (-Z), e o material é removido
camada após camada. A operação é finalizada e o objeto é concluído (WANG;
STOLL; CONLEY, 2010).
Existem basicamente duas formas para o fatiamento do modelo: a primeira, já
descrita na seção 4.1 trata da transformação do modelo CAD em um arquivo do tipo
STL. A segunda consiste no fatiamento direto do modelo. A segunda forma
apresenta algumas vantagens quando comparada ao arquivo do tipo STL.
criar um modelo sólido 3D
em um sistema CAD
gerar o caminho de corte da ferramenta
(tool path)
usinagem CNC do objeto
a partir do materialbruto
objetoconcluído
96
A principal vantagem está no fato de se utilizar o modelo original para o fatiamento,
e portanto não existe uma aproximação do modelo, tornando-o mais preciso. Em
complemento existe ainda uma redução no tamanho do arquivo, acarretando em um
menor tempo de processamento, além da eliminação de rotinas de reparo do arquivo,
presentes no arquivo do tipo STL (CERIT; LAZOGLU, 2011).
4.3.1 Usinagem de alta velocidade (HSM)
A High-speed machining (HSM) ou usinagem de alta velocidade (HSM) é uma
técnica/tecnologia de RM capaz de fabricar protótipos físicos (metálicos) diretamente
a partir de modelos computacionais tridimensionais. A HSM quando utilizada com o
apropriado software/programa de trajetória da ferramenta é capaz de produzir vários
objetos em alumínio, níquel, alumínio bronze, ligas de titânio, superligas de níquel,
ou mesmo aço endurecido, em menor tempo que a maioria das máquinas de PR
(SCHMITZ et al., 2001).
A figura 4.12 mostra um exemplo de protótipo físico fabricado em HSM.
Figura 4.12 Protótipo físico de um objeto genérico fabricado em HSM. (A) geometria 3D. (B) protótipo
físico concluído (SCHMITZ et al., 2001).
4.3.2 Vacuum Bagging
A Vacuum Bagging é uma técnica/tecnologia que utiliza o princípio de RM para
obtenção do molde. Para isto o molde é usinado em uma máquina de comando
numérico (CNC) a partir das informações do modelo CAD. Após a conclusão do
98.2 mm
(A) (B)
35.0 mm
1.0 mm
98.2
mm
10
97
molde usinado, o material construtivo é adicionado na cavidade do molde e ambos
são inseridos em meio ambiente de pressão negativa. Esta pressão é gerada pelo
bombeamento do ar para fora da cavidade do molde que é envolvido por um
invólucro plástico fabricado a partir de um filme plástico resistente e fechado com
uma fita para vedar o ambiente (SILVA; KAMINSKI, 2011).
A Vacuum Bagging se utiliza de três componentes essenciais. O vácuo, o calor e a
pressão. A pressão compacta a camada de material sobre a superfície do molde; o
vácuo retira o ar remanescente na estrutura do material e o calor contribui para a
cura do material (COMPOSITE ABOUT, 2007).
Após a cura do material sobre o molde, o conjunto é retirado do invólucro e a peça é
retirada do molde. Para a retirada da peça, pode-se previamente marcar a sua forma
geométrica periférica com uma tinta (caneta) e recortá-la após a conclusão do
processo.
De acordo com a precisão dimensional do protótipo, o mesmo pode ser
simplesmente recortado e extraído do molde (SILVA, 2008). A figura 4.13 mostra o
princípio da Vacuum Bagging, para obtenção de um protótipo de para-lama
automotivo.
Figura 4.13 Princípio da Vacuum Bagging. (A) molde construído em CNC. (B) material de fabricação do
protótipo e molde em invólucro. (C) pós-cura do protótipo. (D) protótipo concluído (SILVA, 2008).
4.3.3 Síntese das técnicas/tecnologias de RM
O sistema de remoção de material (RM) se utiliza de técnicas/tecnologias para
obtenção de protótipos físicos diretamente da geometria criada em sistemas CAD.
Uma das principais técnicas/tecnologias utilizadas na obtenção de protótipos físicos
(A) (B) (C) (D)
98
é a usinagem por comando numérico (CNC). A CNC pode ser utilizada tanto para
obtenção do protótipo físico (HSM) quanto para obtenção do molde protótipo
(Vacuum Bagging).
A tabela 4.3 mostra uma síntese baseada nestas duas técnicas/tecnologias. Para
elaboração desta síntese as seguintes referências foram consultadas: Schmitz et al.
(2001); Volpato et a. (2007); Silva (2008); Wang; Stoll; Conley (2010); Silva; Kaminski
(2011); Cerit; Lazoglu (2011) e Karunakaran et al. (2012).
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4.4 Consolidação do capítulo
Neste capítulo foi desenvolvido um referencial teórico sobre algumas das principais
técnicas/tecnologias utilizadas na fabricação de protótipos físicos. Dois princípios
diferentes de fabricação foram apresentados. O princípio de adição de material, que
engloba as técnicas/tecnologias de PR e de FR, e o princípio de remoção de material
(RM), que neste caso particular, foi restrito a usinagem CNC.
Desenvolvido o referencial teórico uma síntese foi feita e consolidada nas tabelas 4.1,
4.2 e 4.3. Identificaram-se os tempos de fabricação; a quantidade de protótipos
fabricados; os materiais usualmente utilizados; as vantagens e desvantagens de cada
técnica/tecnologia.
Com base no conteúdo desenvolvido neste capítulo torna-se possível selecionar os
sistemas e definir as técnicas/tecnologias possíveis de serem utilizadas na fabricação
de protótipos físicos, conforme as necessidades de uso e de aplicação.
No capítulo cinco o modelo de referência automotivo (PDP-Automotivo) é
desenvolvido. O conjunto de diretrizes para a seleção de protótipos virtuais e físicos
é desenvolvido e apresentado no capítulo 6.
101
5 MODELO DE REFERÊNCIA PARA O PROCESSO DE
DESENVOLVIMENTO DO PRODUTO AUTOMOTIVO
Neste capítulo se têm o desenvolvimento, a proposição e a validação de um modelo
de referência para o processo de desenvolvimento do produto automotivo,
denominado de PDP-Automotivo. Para o desenvolvimento e proposição do
PDP-Automotivo, toma-se como base o referencial teórico apresentado no capítulo 2.
Para validação do PDP-Automotivo, adota-se como método o levantamento de
campo do tipo confirmatório. Os resultados são apresentados e discutidos. O
capítulo é finalizado com as considerações e conclusões pertinentes.
5.1 Proposição do modelo de referência (PDP-Automotivo)
O modelo é constituído por três macrofases: a estratégia do produto, o
desenvolvimento do produto e do processo e a produção e melhoria contínua. A
figura 5.1 mostra uma representação mnemônica do modelo proposto. As três
macrofases estão representadas na parte superior da figura. As fases estão
representadas abaixo das macrofases e estão dispostas de forma progressiva. As setas
externas representam a interação entre as macrofases. As setas internas representam
a interação entre as fases.
Os marcos gerencial (algarismos romanos) e técnico (algarismos arábicos) estão
representados na linha inferior e estão numerados de forma crescente. O marco
gerencial ocorre em instantes determinados das macrofases e/ou fases do processo.
O marco técnico ocorre em diferentes instantes do PDP-Automotivo.
Na parte inferior da linha de representação dos marcos gerencial e técnico se tem
uma escala genérica indicando semanas, meses e anos. Esta escala é mostrada para
que se tenha uma ideia, ainda que abstrata, do tempo de duração de cada macrofase
no processo de desenvolvimento do produto automotivo.
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103
A macrofase da estratégia do produto é caracterizada pelo início do desenvolvimento
do automóvel e é constituída pelas seguintes fases: estudo do mercado (EDM);
posicionamento do produto (POP), monitoramento do mercado (MDM) e o
lançamento do produto (LDP).
Na fase de estudo do mercado (EDM) se tem a verificação do comportamento e
tendências do mercado para os períodos seguintes (meses, bimestres, trimestres,
semestres, anos). Os produtos concorrentes são investigados e os usuários são
consultados. São geradas as primeiras informações sobre o produto como conforto,
estilo, motorização e volume de venda.
A fase de posicionamento do produto (POP) é caracterizada pela decisão do modelo
do produto ou automóvel que se pretende desenvolver. Esta decisão é tomada junto
à presidência, vice-presidência e diretoria da organização, que verifica a intenção de
participar de um determinado segmento do mercado20. Com base nesta decisão se
tem o posicionamento do produto no mercado.
O acompanhamento das variações do mercado é realizado na fase de monitoramento
do mercado (MDM). O objetivo deste acompanhamento é verificar se durante o
processo de desenvolvimento do produto ocorrem variações significativas no
mercado. Estas variações incluem a preferência dos consumidores por um
determinado produto, mudanças de design, novas tendências para os modelos
concorrentes, preços, entre outras variações. No caso de variações significativas, os
desenvolvimentos do conceito e do estilo devem ser revistos e adequados, para então
dar continuidade ao processo de desenvolvimento.
Na fase de lançamento do produto (LDP) se tem o abastecimento dos concessionários
e a introdução do produto no mercado. Acompanham-se os volumes de vendas e a
satisfação dos usuários. As informações de melhoria do produto são transferidas
para as áreas técnicas, e para um banco de dados da diretoria da estratégia do
20 O segmento de mercado automotivo divide-se basicamente entre automóveis do tipo sedan, hatch-back, bi-combustíveis (flex fuel), híbridos (motorização elétrica e a combustão), entre outros tipos de automóveis.
104
produto. No caso de informações que sejam de possível implementação o produto é
então adequado. Para demais informações verifica-se a sua viabilidade técnica e
econômica. A decisão pela implementação é tomada junto ao presidente, vice-
presidente e diretores da organização.
A tabela 5.1 mostra as principais atividades da macrofase da estratégia do produto.
Tabela 5.1 – Principais atividades da macrofase da estratégia do produto.
Na macrofase de desenvolvimento do produto e do processo ocorre o
desenvolvimento do produto e dos meios necessários para a produção do produto. O
desenvolvimento do produto ocorre paralelamente ao desenvolvimento do processo.
As fases do desenvolvimento do produto são: desenvolvimento do conceito (DDC);
desenvolvimento do estilo (DDE); desenvolvimento dos módulos (DDM); testes e
validação final (TVF).
A fase de desenvolvimento do conceito (DDC) é caracterizada pela transformação
das informações qualitativas advindas da fase de estudo do mercado (EDM) em
informações quantitativas. Por exemplo: o usuário deseja um automóvel confortável,
rápido e econômico. Estes requisitos são então transformados em informações
Verificar o comportamento das tendências do mercado de venda de automóveis para os meses e anos seguintes.
Análisar e investigar os produtos das empresas concorrentes no mercado.
Realizar pesquisa de satisfação dos clientes.
Definir o tipo de produto a ser desenvolvido pela empresa de forma clara, antes do início do desenvolvimento do produto.
Posicionar o produto em um determinado segmento de mercado, grupo de produtos ou linha de produtos existentes.
Acompanhar as mudanças que podem ocorrer no mercado durante o desenvolvimento do novo produto.
Distribuir o produto em revendas para ser comercializado antes do lançamento.
Monitorar a satisfação dos clientes após a compra do novo produto.
Transformar as informações advindas do mercado consumidor em novos requisitos para o desenvolvimento de produtos futuros.
macrofase da estratégia do produto (atividades principais)
105
técnicas21. As prováveis tecnologias a serem empregadas no automóvel são
identificadas, o conceito dos módulos é iniciado e os primeiros esboços virtuais são
desenvolvidos.
Na fase de desenvolvimento do estilo (DDE) são determinadas as formas externas da
carroceria do automóvel, detalhes do cockpit, painel de instrumentos e iluminação. O
desenvolvimento virtual é continuado com a determinação de alternativas para o
estilo final do automóvel. Os valores definidos pelo usuário são confirmados e o
estilo é determinado. Tem início o desenvolvimento detalhado do produto.
Na fase de desenvolvimento dos módulos (DDM) se tem o desenvolvimento dos
módulos chassis, plataforma, carroceria, acabamento interno e externo, motor e
eletrônica embarcada. Os protótipos virtuais são gerados em sistemas CAD, onde são
detalhados, finalizados e simulados em sistemas CAE. Após a simulação se tem a
construção dos protótipos físicos.
Com a construção dos protótipos se tem os testes e validações do produto. Correções
e adequações do projeto são realizadas. Novos protótipos são construídos,
simulações são realizadas, os requisitos de segurança veicular e predições também
são testados até que se tenha a conclusão dos testes e validações finais do produto
(TVF).
As fases do desenvolvimento do processo são: conceito do processo (CDP);
infraestrutura (IFE); planejamento e preparação da produção (PPP); conceito do
sistema de produção (CSP); tecnologia e automação do processo (TAP); testes das
instalações (TDI); conceito logístico (CLG); dimensionamento e alocação de recursos
(DAR); pré-série da produção (PSP) e início da produção seriada (IPS).
A fase de conceito do processo (CDP) é composta por quatro subprocessos:
estamparia, armação da carroceria, pintura e montagem final do automóvel.
21 Informações técnicas do automóvel são informações mensuráveis como: dimensões do habitáculo do automóvel; dimensões entre os eixos; potência e torque do motor; consumo médio de combustível, entre outras informações técnicas mensuráveis.
106
No subprocesso de estamparia se tem a pré-definição do conceito das ferramentas
(quantidade de operações, repuxo, calibração, flangeamento, entre outros),
disposição e operação de prensas, preparação (setup) para troca de ferramentas, fluxo
do processo, definição de áreas para análise da superfície de chapas, peças
estampadas e eventuais retrabalhos.
No subprocesso de armação da carroceria faz-se o planejamento das instalações, do
fluxo do processo, o desenvolvimento dos layouts do processo produtivo e a pré-
determinação da quantidade de automação do processo (grau de automação). São
projetados e desenvolvidos os dispositivos manuais para soldagem de subconjuntos
da carroceria, dispositivos automáticos para transporte da carroceria no fluxo do
processo, estações automáticas de soldagem, os sistemas de captação de gases de
solda, ventilação e insuflamento das áreas produtivas. Simulações virtuais e físicas
são realizadas para avaliar a capacidade de transporte e movimentação de robôs,
carregamento, potencial de colisão e acessibilidade para manutenção das estações.
No subprocesso de pintura se tem a definição do tipo de matéria prima a ser
utilizado e o dimensionamento das instalações. Avalia-se a necessidade de
instalações para limpeza da carroceria, banhos químicos, preparação (pré-
tratamento), pintura, verniz e avaliação da superfície final da pintura da carroceria.
Tem-se também a avaliação da quantidade de automação do processo e o
dimensionamento de robôs. De acordo com a disposição da unidade de produção
(UP) se tem a necessidade de dimensionamento de estoques intermediários no
processo (buffers) de carrocerias cruas (sem pintura) e carrocerias pintadas (prontas
para o processo de montagem final).
No subprocesso de montagem final os conceitos de montagem, postos de trabalho,
acoplamento do conjunto mecânico (eixos dianteiro e traseiro, tanque de
combustível, escapamento, transmissão e motor) e testes finais são pré-determinados.
Processos pós-montagem final como rodagem em pista de testes, testes funcionais e
avaliação final dos automóveis também são planejados. Analogamente aos outros
subprocessos se tem ainda a análise e dimensionamento da quantidade de
107
automação do processo e análise da necessidade de estoques intermediários de
automóveis no processo produtivo.
A fase de infraestrutura (IFE) tem como objetivo dimensionar e implementar a
infraestrutura necessária para o processo produtivo. A infraestrutura possui quatro
subprocessos. O subprocesso civil, elétrico, mecânico e ambiental.
No subprocesso civil se tem a construção de prédios para instalação dos processos
produtivos, áreas para armazenagem de materiais, pátios para estoque de
automóveis produzidos e áreas para embarque de automóveis. Ainda neste
subprocesso planejam-se as ruas externas e internas da unidade de produção e os
sistemas de captação e eflúvio industriais.
No subprocesso elétrico se tem o dimensionamento e a instalação da infraestrutura
elétrica necessária para fornecer energia para os processos produtivos. Subestações
de energia, geradores de energia, transformação da energia primária (rede de
distribuição) em energia para os postos de trabalho, entre outras necessidades fazem
parte do subsistema elétrico.
O subprocesso mecânico é caracterizado pelo dimensionamento e instalação das
redes hidráulicas do processo, redes de ar comprimido, equipamentos de
movimentação como pontes rolantes, carros para ferramentas, máquinas, entre
outros equipamentos.
O subprocesso ambiental é responsável por planejar e fornecer os requisitos
ambientais necessários para os demais subprocessos civil, mecânico e elétrico. Tem-
se também a elaboração das políticas ambientais internas e em conjunto com a
diretoria da estratégia do produto, pela política ambiental externa da organização.
Condições de descarte e segregação de resíduos, eflúvio correto de fluidos dos
processos, regulamentações de procedimentos internos de manuseio de produtos
químicos são algumas das atribuições do subprocesso ambiental.
108
A fase de planejamento e preparação para produção (PPP) dá início à simulação da
produção por meio da idealização dos postos físicos de trabalho. Esta idealização
utiliza materiais comuns como papelão, bancadas e outros meios disponíveis para
simular os postos de trabalho. O objetivo da fase de PPP é verificar fisicamente se os
projetos atendem e integram adequadamente os operadores aos processos
produtivos. Verificam-se ainda as condições de ergonomia e as possibilidades de
melhoria no projeto do processo e/ou do produto. Com a evolução da fase de PPP se
inicia a instalação física dos equipamentos do processo.
A fase de conceito do sistema de produção (CSP) tem como objetivo estabelecer os
princípios necessários para a condução das atividades de produção do automóvel. A
disposição das peças unitárias, conjunto soldados e pré-montados, a movimentação
dos operadores, a definição e padronização dos meios auxiliares para o processo são
alguns dos conceitos definidos na fase de CSP. A padronização de cores, a
determinação de sistemas para gerenciamento visual da produção, contramedidas
para identificação e rastreabilidade de defeitos em todo o processo também fazem
parte desta fase.
A fase de tecnologia e automação do processo (TAP) consolida os conceitos pré-
definidos nos subprocessos de estamparia, armação da carroceria, pintura e
montagem final em um conjunto de requisitos para o funcionamento do processo.
Este conjunto de requisitos é simulado por meio de sistemas de prototipagem virtual
onde são otimizados e reorganizados no processo como um todo. As instalações
físicas dos processos produtivos são realizadas e concluídas.
Na fase de testes das instalações (TDI) os equipamentos e demais meios instalados
são testados. Alguns subconjuntos do automóvel são produzidos em meios
definitivos. Estes subconjuntos auxiliam nos ajustes dos equipamentos dos postos de
trabalho e também no treinamento dos operadores. Alguns automóveis são
fabricados apenas para testar o fluxo do processo. As primeiras avaliações da
qualidade do produto são realizadas e os indicadores de controle do processo são
determinados.
109
Na fase de conceito logístico (CLG) são determinados os conceitos necessários para
dimensionamento de áreas de estoque, fluxo de materiais, equipamentos, mão de
obra, projeto de embalagens, sistemas para entrega de materiais e abastecimento das
áreas produtivas da unidade de produção. Fazem parte ainda da fase de CLG o
dimensionamento de áreas para embarque de automóveis, áreas de espera de
caminhões, planejamento de rotas de coleta de materiais, determinação da
necessidade de parque industrial de fornecedores, além do planejamento e
determinação do sequenciamento interno de materiais para o abastecimento
organizado das linhas de produção.
A fase de dimensionamento e alocação de recursos (DAR) tem como objetivo avaliar
todos os postos de trabalho criados no desenvolvimento dos subprocessos e calcular
a necessidade de mão de obra para realizar as operações. Além disto, dimensiona-se
a quantidade de pessoas para manutenção das instalações e equipamentos, de acordo
com os subprocessos civil, elétrico, mecânico e ambiental. A mão de obra para
monitoramento da qualidade do produto, equipes de segurança do trabalho, brigada
contra incêndio também são previstas e treinadas.
A fase de pré-série da produção (PSP) se tem a produção de alguns automóveis já
com as características finais de atendimento do mercado. São automóveis
considerados como especiais, pois são resultados de um processo ainda em fase de
ajustes. Com a fase de pré-série da produção em processo de conclusão se tem a fase
de início da produção seriada (IPS). Os automóveis são produzidos de acordo com os
volumes e metas planejadas, os concessionários são abastecidos e os automóveis são
comercializados.
A tabela 5.2 mostra as principais atividades da macrofase de desenvolvimento do
produto e do processo.
110
Tabela 5.2 – Principais atividades da macrofase de desenvolvimento do produto e do
processo.
(continuação)
Obter os requisitos de engenharia a partir dos desejos dos clientes.
Obter os requisitos de engenharia a partir do objetivo da empresa.
Utilizar novas tecnologias no projeto do novo produto.
Desenvolver novas tecnologias para o novo produto.
Projetar a forma externa do automóvel.
Projetar o interior do automóvel.
Projetar e simular virtualmente o chassis do automóvel.
Projetar e simular virtualmente a plataforma do automóvel.
Projetar e simular virtualmente a carroceria do automóvel.
Projetar e simular virtualmente o acabamento interno do automóvel.
Projetar e simular virtualmente o acabamento externo do automóvel.
Projetar e simular virtualmente o motor do automóvel.
Projetar e simular virtualmente a eletrônica embarcada do automóvel.
Criar protótipos virtuais das partes/componentes do automóvel.
Construir protótipos físicos das partes/componentes do automóvel.
Realizar testes das partes/componentes do automóvel, em seu estado final de desenvolvimento.
Realizar validações das partes/componentes do automóvel, em seu estado final de desenvolvimento.
Caracterizar o final do desenvolvimento do projeto do automóvel, por meio de um marco no processo de desenvolvimento.
Projetar os processos de fabricação do automóvel simultaneamente ao desenvolvimento do projeto do automóvel.
Projetar e dimensionar máquinas e equipamentos, incluindo robôs, para a estampagem das partes de chapa do automóvel.
Projetar e dimensionar máquinas e equipamentos, incluindo robôs, para a construção da carroceria do automóvel.
Projetar e dimensionar máquinas e equipamentos, incluindo robôs, para pintura da carroceria do automóvel.
Projetar e dimensionar máquinas e equipamentos, incluindo robôs, para montagem final do automóvel.
Projetar e dimensionar as áreas do processo, incluindo a criação de layouts, para os processos de fabricação do automóvel.
Projetar e dimensionar os recursos necessários para a manutenção das máquinas e os equipamentos de fabricação do automóvel.
Planejar e implementar/adequar a infraestrutura civil da empresa.
Planejar e implementar/adequar a infraestrutura elétrica da empresa.
Planejar e implementar/adequar a infraestrutura mecânica da empresa.
Planejar e implementar políticas ambientais específicas para cada processo de fabricação.
Planejar e implementar políticas ambientais globais na empresa.
Realizar/executar a simulação das instalações e máquinas dos postos de trabalho utilizando materiais improvisados, ou utilizando outros meios
disponíveis na empresa.
Realizar/executar uma idealização física dos postos de trabalho, para simulação das operações de produção.
Realizar uma verificação física, antes das instalações finais das máquinas e equipamentos dos processos de fabricação, para assegurar que os
projetos dos postos de trabalho atendem as necessidades dos operadores.
macrofase de desenvolvimento do produto e do processo (atividades principais)
111
(conclusão)
Na macrofase de produção e melhoria contínua se tem o acompanhamento da
produção e a identificação de possíveis melhorias no produto e no processo
produtivo. Ocorre o monitoramento da qualidade do produto por meio dos
Desenvolver procedimentos para determinar e padronizar os métodos e formas de execução das atividades de produção do automóvel.
Desenvolver e determinar os sistemas de controle e de gerenciamento visual das áreas de produção.
Determinar e estabelecer contramedidas para identificar e rastrear defeitos que possam ser gerados durante a produção do automóvel.
Consolidar os conceitos estabelecidos para os processos de fabricação do automóvel.
Simular virtualmentde os processos de fabricação do automóvel.
Simular fisicamente os processos de fabricação do automóvel.
Concluir as instalações físicas necessárias para a produção do automóvel.
Automatizar os processos de fabricação do automóvel.
Testar os equipamentos e demais meios para a produção do automóvel.
Produzir pequenos lotes de subconjuntos do automóvel, para testar os postos manuais de fabricação.
Produzir pequenos lotes de subconjuntos do automóvel, para testar os postos automáticos de fabricação.
Produzir automóveis completos para testar os processos de fabricação do automóvel.
Treinar operadores durante a realização dos testes dos processos de fabricação do automóvel.
Predeterminar os indicadores e metas, durante o teste dos processos de fabricação do automóvel.
Caracterizar o final dos testes dos processos de fabricação do automóvel, por meio de um marco no processo de desenvolvimento.
Determinar os sistemas de recebimento, armazenagem e de distribuição dos materiais na empresa.
Determinar a quantidade de mão de obra necessária para os sistemas de recebimento, armazenagem e de distribuição dos materiais na
empresa.
Dimensionar áreas para: movimentar materiais, automóveis fabricados, e demais insumos necessários para a produção do automóvel.
Determinar o desenvolvimento de um parque de fornecedores de peças.
Calcular e determinar a quantidade adequada de mão de obra necessária para realizar as operações de fabricação do automóvel.
Calcular e determinar a quantidade adequada de mão de obra necessária para realizar as operações de manutenção dos equipamentos e
instalações dos processos de fabricação do automóvel.
Calcular e determinar a quantidade adequada de mão de obra necessária para realizar as operações de monitoramento da qualidade do
produto.
Planejar e dimensionar a mão de obra necessária para proteção do patrimônio da empresa.
Planejar e dimensionar a mão de obra necessária para brigada de incêndio da empresa.
Planejar e treinar toda a mão de obra envolvida com o processo de fabricação do automóvel.
Planejar e treinar toda a mão de obra que não está diretamente envolvida com o processo de fabricação do automóvel.
Produzir um pequeno lote de automóveis para validação final das instalações dos processos de fabricação do automóvel.
Caracterizar o início da produção seriada de automóveis, por meio de um marco no processo de desenvolvimento.
Programar um aumento gradual das quantidades de automóveis a serem produzidas.
112
indicadores de qualidade. As fases desta macrofase são: estabilidade do processo
(EDP); estabilidade da série (EDS); redução dos tempos de ciclo (RTC);
redimensionamento e alocação de recursos (RAR); produção seriada (PRS);
descontinuação da série (DDS) e revisão técnica (RVT).
Na fase de estabilidade do processo (EDP) verifica-se a homogeneidade com que as
estações automáticas estão operando, a partir dos requisitos de projeto. Determina-se
a frequência de manutenção dos equipamentos e observa-se as oportunidades de
otimização e/ou comunização de operações automáticas.
Na fase de estabilidade da série (EDS) se tem a verificação e a comprovação da
repetibilidade do produto, conforme tolerâncias determinadas no projeto do
produto. Esta comprovação é feita por meio dos indicadores estabelecidos para o
controle da produção do automóvel.
Com o processo e a produção estabilizados inicia-se a fase de redução dos tempos de
ciclo (RTC). A redução de ciclo tem como objetivo identificar restrições em
determinadas estações automáticas de forma a propor soluções para eliminá-las.
Como resultado se tem um aumento da capacidade de produção das instalações.
Com o processo, a produção e a redução dos tempos de ciclo estabilizados tem início
a fase de redimensionamento e alocação de recursos (RAR). Neste momento da
produção seriada (PRS) os operadores estão treinados e desenvolvem suas atividades
com fluência. Determinadas operações podem ser transferidas para outros postos de
trabalho manuais, de forma a se otimizar os recursos de mão de obra. Quando se
agrega uma operação em outro posto de trabalho pode-se ainda comunizar o uso de
equipamentos como parafusadeiras, torquímetros, máquinas de solda, pistolas de
pintura, entre outros equipamentos.
Após o período definido para a produção do produto se tem a fase de
descontinuação da série (DDS). É feita uma nova análise do mercado e verifica-se o
estado de desenvolvimento e de lançamento dos produtos subsequentes da
organização.
113
Define-se a estratégia de descontinuação, o período para a descontinuação do
produto e a redução dos volumes de produção. A produção é encerrada e o produto
é retirado do mercado.
Na fase de revisão técnica (RVT) se tem a análise e consolidação do conjunto de
informações gerado durante a macrofase de produção e melhoria contínua.
Atividades documentadas como melhores práticas e também lições aprendidas são
coletadas. Perícias técnicas são realizadas na infraestrutura e nas instalações
remanescentes para avaliar a possibilidade de adequação para a produção de novos
modelos de automóveis. Informações advindas dos operadores de produção também
são coletadas. Este conjunto de informações é então consolidado em um documento
denominado de relatório de auxílio ao desenvolvimento de novos produtos. Este
documento é distribuído para o presidente, para o vice-presidente, para os diretores
e para os gerentes da organização, e é então arquivado na diretoria da estratégia do
produto. Quando o processo de desenvolvimento de um novo automóvel for iniciado
o relatório de auxílio para novos produtos é revisado concomitantemente com a fase
de estudo do mercado (EDM). Este novo conjunto de informações irá fornecer o
suporte inicial aos envolvidos no desenvolvimento do novo automóvel.
A tabela 5.3 mostra as principais atividades da macrofase de produção e melhoria
contínua.
Tabela 5.3 – Principais atividades da macrofase de produção e melhoria contínua.
(continuação)
Verificar a estabilidade dos processos de fabricação.
Realizar um comparativo entre os requisitos do projeto e os automóveis em produção.
Identificar oportunidades de otimização e comunização das operações manuais dos processos de fabricação do automóvel.
Identificar oportunidades de otimização e comunização das operações automáticas dos processos de fabricação do automóvel.
Determinar um plano de manutenção para as máquinas e outros equipamentos utilizados na fabricação do automóvel.
Comprovar a repetibilidade dimensional do automóvel, conforme tolerâncias determinadas no projeto do produto.
Identificar restrições (gargalos) nos processos automáticos de fabricação.
Propor e implementar melhorias para otimizar os processos automáticos de fabricação.
macrofase de produção e melhoria contínua (atividades principais)
114
(conclusão)
Além das macrofases, fases e atividades descritas na seção 5.2 existem ainda
atividades e tomadas de decisão, que são realizadas por departamentos específicos.
Tais atividades e tomadas de decisão, assim como sua estrutura organizacional estão
descritas no Apêndice C desta tese. A estrutura organizacional proposta, tem como
objetivo associar os departamentos e profissionais envolvidos na realização das
atividades, e nas tomadas de decisão que ocorrem no PDP-Automotivo
(SILVA; KAMINSKI, 2012).
5.2 Validação do modelo de referência (PDP-Automotivo)
Para validação do PDP-Automotivo, um levantamento de campo do tipo
confirmatório foi realizado. O levantamento está estruturado de forma similar às
etapas propostas por Gil (2010, p.99): definição dos objetivos; elaboração do
instrumento de coleta de dados; seleção das amostras; coleta dos dados; organização
dos dados coletados; resultados da pesquisa e discussão dos dados.
Verificar a prática/habilidade desenvolvida pelos operadores após o início da produção seriada.
Otimizar a mão de obra disponível em função da habilidade dos operadores.
Comunizar atividades originalmente realizadas em diferentes postos de trabalho.
Caracterizar a produção seriada de automóveis, por meio de um marco no processo de desenvolvimento.
Autorizar a produção seriada (produção em massa) de automóveis.
Produzir automóveis de acordo com as variações de aumento ou queda das vendas no mercado.
Descontinuar a produção seriada de automóveis.
Determinar o tempo necessário para finalizar a produção seriada de automóveis.
Consolidar as informações geradas durante o período de produção do automóvel.
Realizar práticas como lições aprendidas, com base nas informações geradas durante o período de produção do automóvel.
Avaliar instalações e máquinas dos processos de fabricação, para identificar a necessidade ou não de compra/adequação das instalações, para
a produção de novos modelos de automóveis.
Coletar informações com os operadores que trabalham diretamente na produção do automóvel, para orientação aos futuros processos de
desenvolvimento de produtos.
Criar uma documentação a partir das informações obtidas durante o período de produção do automóvel.
Executar decisões técnicas em momentos conhecidos e pré determinados, durante processo de desenvolvimento de produtos da empresa em
que você trabalha.
Congelar e não alterar os resultados determinados nas decisões técnicas.
Executar decisões estratégicas em momentos conhecidos e pré determinados, durante processo de desenvolvimento de produtos da empresa
em que você trabalha.
Congelar e não alterar os resultados determinados nas decisões estratégicas.
115
5.2.1 Definição dos objetivos
O objetivo do levantamento é a validação do PDP-Automotivo. Para o atendimento
deste objetivo, dois objetivos específicos foram determinados. O primeiro objetivo
específico do levantamento, é identificar se as empresas diretamente ou
indiretamente ligadas com o processo de desenvolvimento do produto automotivo
praticam as atividades contidas no PDP-Automotivo. O segundo objetivo específico
do levantamento, é identificar qual é a importância das atividades, considerando o
seu custo/benefício.
5.2.2 Instrumento de coleta de dados
O instrumento utilizado para coleta de dados é o questionário. Para o
desenvolvimento do questionário houveram diferentes propostas, abordagens,
reflexões sobre o conteúdo, e sobre os resultados desejados com a pesquisa, que
foram amplamente discutidas e trabalhadas. As atividades descritas no questionário
foram obtidas a partir das atividades contidas nas tabelas 5.1, 5.2 e 5.3.
Com uma definição inicial do questionário, houve um pré-teste do questionário. O
pré-teste foi realizado com dois voluntários. Os voluntários selecionados possuem
grande experiência no setor automotivo, com atuação média de 11 anos (15 anos o
primeiro voluntário e 8 anos o segundo voluntário). O objetivo do pré-teste, foi
verificar a facilidade ou a dificuldade de preenchimento do questionário.
Observou-se também o tempo necessário para o seu preenchimento.
Depois de realizado o pré-teste, os dados coletados foram analisados. Sugestões e
orientações quanto a formulação do questionário foram apresentadas e consideradas
na elaboração do questionário final. O questionário final foi então estruturado em
seções, de acordo com as macrofases, fases e atividades do modelo. Para identificar a
ausência de possíveis atividades não contidas no PDP-Automotivo foram inseridas
perguntas complementares ao final de cada seção (macrofase). A pergunta
complementar é: “Você identificou a falta de alguma atividade na Macrofase [...]?” O
modelo final do questionário está apresentado no Apêndice D desta tese.
116
Para cada uma das atividades descritas no questionário duas perguntas gerais são
apresentadas. A primeira pergunta geral ( ) consiste em identificar a prática da
atividade na empresa em que o respondente trabalha.
A pergunta ( ) é: “Sua empresa pratica?”. O respondente deve escolher como
resposta apenas uma das três alternativas possíveis: “Sim”, “Não” ou “Não sei”.
A segunda pergunta geral ( ) consiste em avaliar, de acordo com a opinião do
respondente a importância da atividade. A pergunta ( ) é: “Qual a importância da
atividade?”, considerando seu custo/benefício. O respondente deve escolher como
resposta apenas uma das cinco alternativas possíveis: “1” , “2”, “3”, “4” e “5”. As
alternativas estão baseadas em uma escala Likert22. Para as notas compreendidas
entre 1 e 2, o respondente considera a importância da atividade praticada como
pouco importante. Para a nota 3, como importância neutra, e para as notas
compreendidas entre 4 e 5 como muito importante.
5.2.3 Seleção das amostras
Para seleção das amostras é necessário a caracterização das amostras. Neste caso, as
amostras utilizadas neste levantamento são do tipo amostras estratificadas não
proporcionais. Estas amostras são caracterizadas pela seleção de uma amostra de um
determinado subgrupo da população considerada. Neste caso, a extensão destas
amostras dos diferentes subgrupos pesquisados, não é proporcional a extensão
destes subgrupos, em relação a população considerada (GIL, 2010).
Os subgrupos selecionados são constituídos por profissionais atuantes em empresas
do tipo montadoras de automóveis, autopeças, empresas de projeto automotivo, e
outras correlatas. Nestes subgrupos existem homens e mulheres, ou seja, a diferença
entre os sexos não é relevante para a pesquisa. A idade dos respondentes também
não é considerada.
22 De acordo com Miguel et al. (2010) a escala Likert recebeu esta denominação em homenagem ao sociólogo Rensis Likert. Trata-se de uma escala unidimensional com um valor central neutro, e com um número ímpar de pontos. Por exemplo: o valor “1” é atribuído para ‘discordo totalmente’, e o valor “5” é atribuído para ‘concordo totalmente’.
117
Desta definição, um total de 75 respondentes foram consultados. A tabela 5.4 mostra
a distribuição do total dos respondentes, de acordo com o subgrupo ao qual
pertencem.
Tabela 5.4 - Distribuição dos respondentes de acordo com os subgrupos.
5.2.4 Coleta dos dados
A coleta dos dados foi realizada durante o período de 01/06/2012 a 10/08/2012.
Para coleta dos dados utilizou-se o Centro de Engenharia Automotiva (CEA) da
Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, por meio de consulta a
profissionais graduados (alunos), especialistas, e professores do curso de
Especialização em Engenharia Automotiva.
Uma característica importante destes respondentes é que tratam-se principalmente
de profissionais atuantes no setor automotivo, que valorizam a qualificação
profissional e acadêmica. Portanto, fornecem maior precisão nas respostas e nos
dados obtidos. Em alguns casos específicos, também utilizou-se a coleta de dados em
sistema eletrônico (e-mail), e por contato direto com respondentes.
A tabela 5.5 mostra a distribuição dos respondentes, de acordo com a sua ocupação
profissional.
subgrupos qtde
montadoras 36
auto peças 29
projeto 5
outras 5
118
Tabela 5.5 - Distribuição dos respondentes de acordo com a ocupação profissional.
5.2.5 Organização dos dados coletados
Para organização dos dados, se fez necessário identificar os questionários válidos.
Para isto, dois critérios para identificação dos questionários não válidos foram
estabelecidos: grande parte do questionário não respondido (acima de 30% das
respostas); e respondentes não pertencentes ao subgrupo determinado.
Determinados os critérios, a avaliação dos questionários foi realizada. Identificou-se
que, de um total de 75 questionários, 16 questionários foram considerados não
válidos. A tabela 5.6 mostra o total de respondentes dos subgrupos, compreendendo
os questionários válidos e os questionários não válidos.
Tabela 5.6 - Questionários válidos e questionários não válidos.
(continuação)
tipo de cargo dos respondentes qtde
diretores 4
gerentes 12
supervisores 10
engenheiros 37
analistas 5
técnicos 4
consultores 1
não informado 2
respondente tipo de empresa tipo do cargo formação (graduação) ano de conclusão
1 montadora supervisor 14 anos engenharia 1985
2 projeto analista 2 anos tecnologia 2010
3 montadora técnico 4 anos engenharia 2010
4 auto peças engenheiro 7 anos n/i 2006/2009
5 projeto analista 5 anos tecnologia 2007
6 auto peças analista 3 anos engenharia 2008
7 auto peças supervisor 5 anos engenharia 2006
8 montadora engenheiro 1 anos engenharia 2010
9 auto peças gerente 5 anos engenharia 2003
10 auto peças gerente 23 anos engenharia 1985
11 auto peças supervisor 6 anos engenharia 2010
12 auto peças engenheiro 5 anos engenharia n/i
13 auto peças gerente 12 anos ciência da computação 2004
14 auto peças engenheiro 3 anos engenharia 2010
15 auto peças gerente 13 anos engenharia 1998
16 auto peças gerente 10 anos engenharia 1996
17 auto peças engenheiro 1 anos engenharia 2009
tempo de empresa
119
18 projeto engenheiro 6 meses engenharia 2011
19 outras engenheiro 3 anos engenharia 2011
20 montadora engenheiro 3 anos engenharia 2010
21 montadora engenheiro 2 anos engenharia 2009
22 projeto engenheiro 1 anos engenharia 2009
23 auto peças supervisor 4 anos engenharia 2006
24 montadora engenheiro 1 anos engenharia 2009
25 auto peças n/i 1 anos engenharia 2011
26 auto peças gerente 6 anos economia n/i
27 auto peças gerente 14 anos engenharia 2008
28 outras engenheiro ni ni engenharia 2011
29 auto peças engenheiro 1 anos engenharia 2010
30 montadora engenheiro 1 meses n/i 2013
31 montadora engenheiro 1 anos engenharia 2004
32 montadora diretor 10 meses n/i n/i
33 montadora engenheiro 2 meses engenharia 2006
34 auto peças engenheiro 7 anos engenharia 2007
35 montadora engenheiro 10 anos engenharia 2005
36 montadora engenheiro 6 meses engenharia 2009
37 montadora técnico 8 anos tecnologia 2001
38 montadora engenheiro 14 anos engenharia 2008
39 montadora engenheiro 1 anos engenharia 2008
40 montadora analista 1 anos jornalismo 2002
41 auto peças engenheiro 9 meses engenharia 2002
42 montadora engenheiro 4 anos engenharia 2009
43 outras supervisor 2 anos engenharia 2004
44 montadora supervisor 7 anos engenharia 1997
45 montadora engenheiro 4 anos engenharia 2009
46 projeto diretor 9 anos outras 1998
47 montadora n/i 2 anos n/i 2002
48 montadora diretor 5 anos física 1974
49 montadora engenheiro 17 anos engenharia 1998
50 auto peças diretor 11 anos tecnologia 1992
51 auto peças gerente 1 anos n/i 2005
52 montadora supervisor 21 anos engenharia 1999
53 auto peças gerente 17 anos n/i 2007
54 montadora engenheiro 15 anos n/i n/i
55 montadora supervisor 8 anos n/i 2006
56 auto peças gerente 17 anos engenharia 1997
57 outras analista 25 anos engenharia 1985
58 montadora engenheiro 16 anos n/i 2006
59 montadora supervisor 8 anos administração de empresas 2002
60 montadora técnico 5 anos química n/i
61 montadora engenheiro 4 anos n/i n/i
62 montadora gerente 14 anos engenharia 1995
63 montadora engenheiro 1 anos engenharia 2009
64 montadora engenheiro 2 anos engenharia 2011
65 montadora engenheiro 1 anos engenharia 2011
66 montadora engenheiro 4 anos engenharia 2012
67 montadora técnico 14 anos engenharia 2011
68 auto peças engenheiro 11 anos engenharia n/i
69 montadora consultor 7 anos jornalismo 1990
70 outras supervisor 3 anos engenharia 2008
71 auto peças engenheiro 4 anos engenharia 2011
72 auto peças engenheiro 10 anos engenharia 2007
73 auto peças engenheiro 7 anos engenharia n/i
74 auto peças gerente 5 anos administração de empresas 2001
75 auto peças engenheiro 9 meses engenharia n/i
Legenda: questionários válidos questionários não válidos n/i: não informado (conclusão)
120
Ressalta-se ainda que de um total de 104 atividades contidas no questionário, 40
destas atividades não estão diretamente presentes nas empresas de autopeças. Desta
forma, as 40 atividades identificadas não foram consideradas nas respostas do
subgrupo autopeças. A tabela 5.7 mostra as 40 atividades identificadas.
Tabela 5.7 - Atividades não diretamente presentes em empresas de autopeças.
(continuação)
nº descrição da atividade
1 VII a Projetar a forma externa do automóvel.
2 VII b Projetar o interior do automóvel.
3 VIII a Projetar e simular virtualmente o chassis do automóvel.
4 VIII b Projetar e simular virtualmente a plataforma do automóvel.
5 VIII c Projetar e simular virtualmente a carroceria do automóvel.
6 VIII d Projetar e simular virtualmente o acabamento interno do automóvel.
7 VIII e Projetar e simular virtualmente o acabamento externo do automóvel.
8 VIII f Projetar e simular virtualmente o motor do automóvel.
9 VIII g Projetar e simular virtualmente a eletrônica embarcada do automóvel.
10 IX cCaracterizar o final do desenvolvimento do projeto do automóvel, por meio de um marco no processo de
desenvolvimento.
11 X a Projetar os processos de fabricação do automóvel simultaneamente ao desenvolvimento do projeto do automóvel.
12 X bProjetar e dimensionar máquinas e equipamentos, incluindo robôs, para a estampagem das partes de chapa do
automóvel.
13 X c Projetar e dimensionar máquinas e equipamentos, incluindo robôs, para a construção da carroceria do automóvel.
14 X d Projetar e dimensionar máquinas e equipamentos, incluindo robôs, para pintura da carroceria do automóvel.
15 X e Projetar e dimensionar máquinas e equipamentos, incluindo robôs, para montagem final do automóvel.
16 X fProjetar e dimensionar as áreas do processo, incluindo a criação de layouts, para os processos de fabricação do
automóvel.
17 X gProjetar e dimensionar os recursos necessários para a manutenção das máquinas e os equipamentos de fabricação
do automóvel.
18 XIII a Desenvolver os princípios necessários para a condução das atividades de produção do automóvel.
19 XIII bDesenvolver procedimentos para determinar e padronizar os métodos e formas de execução das atividades de
produção do automóvel.
20 XIV a Consolidar os conceitos estabelecidos para os processos de fabricação do automóvel.
21 XIV b Simular virtualmentde os processos de fabricação do automóvel.
22 XIV c Simular fisicamente os processos de fabricação do automóvel.
23 XIV d Concluir as instalações físicas necessárias para a produção do automóvel.
24 XIV e Automatizar os processos de fabricação do automóvel.
25 XV a Testar os equipamentos e demais meios para a produção do automóvel.
26 XV d Produzir automóveis completos para testar os processos de fabricação do automóvel.
27 XV e Treinar operadores durante a realização dos testes dos processos de fabricação do automóvel.
28 XV gCaracterizar o final dos testes dos processos de fabricação do automóvel, por meio de um marco no processo de
desenvolvimento.
29 XVI d Determinar o desenvolvimento de um parque de fornecedores de peças.
30 XVII aCalcular e determinar a quantidade adequada de mão de obra necessária para realizar as operações de fabricação do
automóvel.
31 XVII bCalcular e determinar a quantidade adequada de mão de obra necessária para realizar as operações de manutenção
dos equipamentos e instalações dos processos de fabricação do automóvel.
32 XVII f Planejar e treinar toda a mão de obra envolvida com o processo de fabricação do automóvel.
33 XVIII aProduzir um pequeno lote de automóveis para validação final das instalações dos processos de fabricação do
automóvel.
34 XIX a Caracterizar o início da produção seriada de automóveis, por meio de um marco no processo de desenvolvimento.
35 XIX b Programar um aumento gradual das quantidades de automóveis a serem produzidas.
A
121
(conclusão)
O próximo passo foi organizar as respostas. Para isto se fez o agrupamento do total
das respostas, de acordo com as alternativas das perguntas ( ) e ( ) escolhidas
pelos respondentes. Os respostas obtidas para todas as atividades do questionário
estão apresentadas no apêndice E desta tese.
Nos exemplos 1 e 2 estão descritos os conceitos do agrupamento e da distribuição das
respostas para as perguntas ( ) e ( ) respectivamente.
Exemplo 1: para a atividade (Ia) contida na fase 1 (estudo de mercado), as 59
respostas foram agrupadas e distribuídas entre as alternativas da pergunta ( )
“Sim”, “Não” e “Não sei”. Com isto, os resultados foram: 56 respostas para a
alternativa “Sim”, 0 respostas para a alternativa “Não”, e 3 respostas para a
alternativa “Não sei”. Para este exemplo, não houveram respostas em branco (B).
Exemplo 2: para a atividade (Ia) contida na fase 1 (estudo de mercado), as 59
respostas foram agrupadas e distribuídas entre as alternativas da pergunta ( ) “1” ,
“2”, “3”, “4” e “5”. Com isto, os resultados foram: 0 respostas para a alternativa “1”,
0 respostas para a alternativa “2”, 0 respostas para a alternativa “3”, 12 respostas
para a alternativa “4”, e 47 respostas para a alternativa “5”. Para este exemplo, não
houveram respostas em branco (B).
A tabela 5.8 mostra uma visão global da organização e distribuição das respostas de
acordo com os exemplos 1 e 2, para a atividade (Ia) contida na fase 1: estudo de
mercado (EDM).
36 XXI b Realizar um comparativo entre os requisitos do projeto e os automóveis em produção.
37 XXI cIdentificar oportunidades de otimização e comunização das operações manuais dos processos de fabricação do
automóvel.
38 XXI dIdentificar oportunidades de otimização e comunização das operações automáticas dos processos de fabricação do
automóvel.
39 XXI eDeterminar um plano de manutenção para as máquinas e outros equipamentos utilizados na fabricação do
automóvel.
40 XXII a Comprovar a repetibilidade dimensional do automóvel, conforme tolerâncias determinadas no projeto do produto.
Legenda: nº: número sequencial da atividade A: código da atividade no questionário
122
Tabela 5.8 - Visão global da organização e distribuição das respostas, para a
atividade (Ia) contida na fase 1: estudo de mercado (EDM).
Na distribuição mostrada na tabela 5.8 visualiza-se apenas a distribuição do total das
respostas entre as alternativas das perguntas ( ) e ( ). Esta distribuição não
permite identificar, para uma determinada alternativa da pergunta ( ), qual foi a
nota escolhida pelos respondentes, a partir das alternativas escolhidas para a
pergunta ( ).
Diante disto, um novo agrupamento foi feito. Este novo agrupamento considerou a
nota atribuída pelos respondentes, de acordo com as alternativas escolhidas. No
exemplo 3 estão descritos os conceitos deste novo agrupamento, e da distribuição das
respostas para as perguntas ( ) e ( ).
Exemplo 3: para a atividade (Ia) contida na fase 1 (estudo de mercado), de um total
de 56 respostas “Sim”, 10 respostas tiveram nota “4”, e 46 respostas tiveram nota “5”.
Para a atividade (Ia) não houveram respostas “Não”. No caso das respostas “Não
sei”, de um total de 3 respostas, 2 respostas tiveram nota “4” e uma resposta obteve
nota “5”. Para o exemplo 3 não houveram respostas em branco (B).
A tabela 5.9 mostra a distribuição das respostas de acordo com o exemplo 3, para a
atividade (Ia) contida na fase 1: estudo de mercado (EDM).
Tabela 5.9 – Visão das respostas, para a atividade (Ia) contida na fase 1: estudo de
mercado (EDM).
S N NS B 1 2 3 4 5 B
3 IaVerificar o comportamento das tendências do mercado de venda de automóveis para
os meses e anos seguintes.56 0 3 0 0 0 0 12 47 0
Legenda:
S: Sim N: Não NS: Não sei B: Branco
Sua empresa pratica? Qual a importância da atividade?
nº A sumário sumáriomacrofase da estratégia do produto
nº A Fase 1: estudo de mercado (EDM) 1 2 3 4 5 B 1 2 3 4 5 B 1 2 3 4 5 B 1 2 3 4 5 B
3 Ia
Verificar o comportamento das tendências do
mercado de venda de automóveis para os meses e
anos seguintes.
0 0 0 10 46 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 1 0 0 0 0 0 0 0
Legenda:
S: Sim N: Não NS: Não sei B: Branco
SIM NÃO NÃO SEI BRANCO
123
Os resultados mostrados na seção 5.4 foram assim organizados. Para a pergunta
( ), os resultados obtidos para cada alternativa foram convertidos em percentuais
(%).
Para a pergunta ( ), os resultados obtidos para cada alternativa foram organizados
e distribuídos em médias ponderadas. A eq.(5.1) mostra o cálculo geral efetuado para
as médias ponderadas.
5
1i
i
5
1i
ii
q
nq
Mp (5.1)
Onde:
Mp é a média ponderada das notas;
iq é o número de questionários para uma determinada nota in ;
in são as notas escolhidas pelos respondentes, com variando de 1 até 5.
A tabela 5.10 mostra um exemplo da distribuição dos resultados, de acordo com as
suas médias ponderadas, para a atividade (Ia) da fase1: estudo de mercado (EDM).
Tabela 5.10 – Distribuição da dos resultados para a atividade (Ia) da fase1: estudo
de mercado (EDM).
Para se obter uma visão global dos resultados de todo o PDP-Automotivo, as médias
ponderadas das atividades pertencentes a uma determinada fase do modelo foram
somadas, e uma média aritmética foi calculada, fornecendo uma visão global das
médias para cada fase do modelo. O mesmo procedimento foi adotado para os
resultados obtidos com as fases de uma determinada macrofase, fornecendo assim
uma visão global das médias para cada macrofase do modelo.
S N NS B MN G MN S MN N MN NS MN B
3 Ia
Verificar o comportamento das tendências do mercado
de venda de automóveis para os meses e anos
seguintes.
95% 0% 5% 0% 4,8 4,8 0,0 4,3 0,0
Legenda:
MN: Médias ponderadas das notas G: global S: Sim N: Não NS: Não sei B: Branco
macrofase da estratégia do produtoSua empresa pratica? Qual a importância da atividade?
sumário médiasnº A
124
Por fim, o procedimento descrito foi aplicado também as macrofases do modelo,
fornecendo uma visão global das médias de todo o PDP-Automotivo.
Na seção 5.3 se tem a apresentação e a discussão dos resultados obtidos com a
pesquisa.
5.3 Apresentação e discussão dos resultados
Os resultados são apresentados e discutidos em uma sequência que se inicia com os
resultados globais para todo o PDP-Automotivo, posteriormente, com os resultados
das macrofases e por fim, das fases do modelo. Alguns resultados específicos,
contidos no Apêndice E desta tese também são apresentados e discutidos.
Tabela 5.11 - Resultados globais obtidos para o PDP-Automotivo.
Ao analisar os resultados da tabela 5.11 conclui-se que de um total de 100% dos
respondentes, 76% confirmaram que, em suas empresas ocorre a prática de grande
parte das atividades contidas no modelo, e que consideram a prática destas
atividades como importantes ou muito importantes.
Para os 24% que responderam não praticar ou não saber se ocorre ou não a prática
das atividades em suas empresas, as notas globais se mostraram neutras (3,0), com
uma tendência para importantes, uma vez que as notas estão compreendidas entre
3,3 e 3,5.
A tabela 5.12 mostra os resultados globais para as macrofases e para os marcos
técnico e gerencial do PDP-Automotivo.
S N NS B MN G MN S MN N MN NS MN B
76% 10% 14% 0% 4,3 4,4 3,3 3,5 0,1
Legenda:
MN: Médias ponderadas das notas G: global S: Sim N: Não NS: Não sei B: Branco
Médias globais do modelo
Qual a importância da atividade?
percentual médias
Sua empresa pratica?
125
Tabela 5.12 - Resultados globais das macrofases e marcos técnico e gerencial do
PDP-Automotivo.
Os resultados mostrados na tabela 5.12 mostraram que os resultados obtidos com as
macrofases confirmaram, com médias acima de 70%, a prática das atividades nas
empresas contidas nos subgrupos montadora, autopeças e empresas de projeto
automotivo.
O menor resultado entre as respostas “Sim” (72%) pertence a macrofase de produção
e melhoria contínua. Por outro lado, para as respostas “Não” desta macrofase,
pode-se identificar que os respondentes consideraram a prática das atividades com
importância neutra, mas com uma tendência significativa para serem consideradas
importantes, conforme média global igual a 3,6. Ao analisar as respostas “Não sei”
esta tendência se confirma, conforme a média global igual a 4,1. Isto significa que,
embora os respondentes não saibam se as empresas praticam ou não praticam
determinadas atividades, eles as consideram importantes.
Sobre os marcos técnico e gerencial, os resultados pouco variaram entre os marcos. A
variação foi de 1% para as respostas “Sim”, 3% para s respostas “Não”, e 4% para as
respostas “Não sei”. Os maiores resultados foram atribuídos para o marco gerencial.
A tabela 5.13 mostra os resultados globais para as fases contidas na macrofase da
estratégia do produto.
S N NS B MN G MN S MN N MN NS MN B
84% 7% 9% 0% 4,4 4,5 2,4 3,7 0,3
81% 7% 11% 1% 4,4 4,5 3,3 3,4 0,1
72% 9% 19% 0% 4,3 4,4 3,6 4,1 0,3
70% 12% 18% 0% 4,1 4,3 3,4 3,3 0,0
71% 15% 14% 0% 4,2 4,4 3,9 3,2 0,0
Legenda:
MN: Médias ponderadas das notas G: global S: Sim N: Não NS: Não sei B: Branco
Marco técnico (MTC)
Marco gerencial (MGR)
macrofase de produção e melhoria contínua
macrofase de desenvolvimento do produto e do processo
estratégia do produto
Qual a importância da atividade?
percentual médiasmacrofasesSua empresa pratica?
126
Tabela 5.13 - Resultados globais das fases contidas na macrofase da estratégia do
produto.
A fase do EDM apresentou o maior resultado para as respostas “Sim” (94%),
comparativamente com os demais resultados obtidos para todo o modelo. Para as
respostas “Não sei”, esta fase obteve ainda uma média global das notas igual a 4,4.
Pode-se afirmar que, dos respondentes que não souberam se posicionar quanto a
prática ou não prática das atividades em suas empresas, estes consideraram a prática
das atividades contidas nesta fase como muito importantes.
A fase do monitoramento do mercado (MDM) obteve uma porcentagem igual a 17%
para as respostas “Não sei”, sendo este o maior valor entre as respostas “Não sei”,
comparativamente com as demais fases da macrofase da estratégia do produto. No
entanto, a fase do MDM obteve uma média global das notas igual a 4,1.
Analogamente a fase do EDM, estes resultados mostraram que, dos respondentes
que não souberam se posicionar quanto a prática ou não prática das atividades
contidas na fase do MDM, estes as consideraram como muito importantes.
Todos os resultados obtidos para as respostas “Sim” desta macrofase obtiveram
percentuais maiores que 70%. Analogamente, todas as médias gerais das notas
obtidas foram maiores que 4,0. Portanto, esta macrofase obteve resultados
significativos para ambas as perguntas ( ) e ( ), ou seja: a ocorrência da prática de
grande parte das atividades contidas nas fases, e a importância da prática destas
atividades nas empresas dos subgrupos pesquisados.
A tabela 5.14 mostra os resultados globais para as fases contidas na macrofase de
desenvolvimento do produto e do processo.
S N NS B MN G MN S MN N MN NS MN B
94% 2% 4% 0% 4,6 4,7 1,0 4,4 0,0
89% 2% 8% 1% 4,4 4,4 1,7 3,6 1,3
75% 8% 17% 0% 4,3 4,4 3,4 4,1 0,0
76% 16% 8% 0% 4,2 4,4 3,6 2,7 0,0
Legenda:
MN: Médias ponderadas das notas G: global S: Sim N: Não NS: Não sei B: Branco
Estudo do mercado (EDM)
Posicionamento do produto (POP)
Monitoramento do mercado (MDM)
Lançamento do produto (LDP)
Qual a importância da atividade?
percentual médiasmacrofase da estratégia do produtoSua empresa pratica?
127
Tabela 5.14 - Resultados globais das fases contidas na macrofase de desenvolvimento
do produto e do processo.
As fases de planejamento e preparação da produção (PPP) e da tecnologia e
automação do processo (TAP) obtiveram as menores porcentagens para as respostas
“Sim”, sendo estas 57% para a fase de PPP e 70% para a fase de TAP. Contudo, estas
mesmas fases obtiveram médias globais das notas iguais a 4,2 e 4,5 respectivamente.
As fases de PPP e da TAP também obtiveram as maiores porcentagens para as
respostas “Não sei”, sendo 24% para ambas as fases. Similar ao comportamento
descrito para as respostas “Sim”, as médias globais das notas para as respostas “Não
sei” foram 3,7 para a fase de PPP e 4,4 para a fase da TAP.
Em análise as porcentagens e as médias globais das notas das fases de PPP e da TAP
pode-se afirmar que, quase um quarto (24%) dos respondentes não souberam se
posicionar quanto a prática ou não prática das atividades contidas nestas fases.
Entretanto, as médias globais das notas indicaram que estes respondentes
consideraram a prática como neutras, tendendo a importantes (3,7) e muito
importantes (4,5).
S N NS B MN G MN S MN N MN NS MN B
85% 5% 8% 2% 4,3 4,4 3,8 4,0 0,0
93% 7% 0% 0% 4,7 4,8 3,0 0,0 0,0
87% 9% 4% 0% 4,6 4,7 3,5 2,5 0,6
93% 5% 2% 0% 4,6 4,7 3,1 1,0 0,0
78% 6% 13% 3% 4,5 4,7 2,8 3,4 0,0
80% 6% 12% 2% 4,2 4,3 3,7 4,0 0,0
57% 17% 24% 2% 4,1 4,2 3,8 3,7 0,0
86% 4% 8% 2% 4,4 4,5 1,9 3,9 0,0
70% 3% 24% 3% 4,5 4,5 3,0 4,4 0,0
76% 7% 15% 2% 4,5 4,6 1,9 4,1 0,0
78% 6% 16% 0% 4,2 4,4 3,4 3,8 0,0
72% 11% 16% 1% 4,2 4,3 2,8 3,9 0,7
90% 3% 7% 0% 4,8 4,8 5,0 4,5 0,0
89% 5% 6% 0% 4,6 4,6 4,3 4,5 0,0
Dimensionamento e alocação de recursos (DAR)
Início da produção seriada (IPS)
Legenda:
MN: Médias ponderadas das notas G: global S: Sim N: Não NS: Não sei B: Branco
Pré série de produção (PSP)
Tecnologia e automação do processo (TAP)
Testes das instalações (TDI)
Conceito logístico (CLG)
Infraestrutura (IFE)
Planejamento e preparação da produção (PPP)
Conceito do sistema de produção (CSP)
Desenvolvimento dos módulos (DDM)
Testes e validação final (TVF)
Conceito do processo (CDP)
Desenvolvimento do conceito (DDC)
Desenvolvimento do estilo (DDE)
macrofase de desenvolvimento do produto e do
processo
Sua empresa pratica? Qual a importância da atividade?
percentual médias
128
Com exceção da fase de PPP, que obteve uma porcentagem igual a 57%, todas as
outras fases desta macrofase obtiveram porcentagens igual ou superior a 70%. Em
complemento, todas as médias globais gerais das notas para esta macrofase foram
maiores que a nota 4,0. Portanto, os resultados globais também confirmam a
importância da prática de grande parte das atividades contidas nas fases desta
macrofase.
A tabela 5.15 mostra os resultados globais para as fases contidas na macrofase de
produção e melhoria contínua.
Tabela 5.15 - Resultados globais das fases contidas na macrofase de produção e
melhoria contínua.
A fase de revisão técnica (RVT) obteve a menor porcentagem (59%) das respostas
“Sim”, entre as demais fases desta macrofase. Apesar disto, a média global das notas
atribuídas para as respostas “Sim” foi igual a 4,4. A média global geral das notas
para esta fase foi igual a 4,3. Portanto, pode-se afirmar que os respondentes também
consideraram a prática destas atividades como muito importantes.
A fase de redimensionamento e alocação de recursos (RAR) obteve uma porcentagem
para as respostas “Sim” igual a 63%, e uma porcentagem para as respostas “Não sei”
igual a 29%. Quanto as respostas “Não sei”, esta foi a maior porcentagem obtida,
entre todas as demais porcentagens obtidas com estas respostas para o modelo
proposto. Apesar disto, as médias globais das notas para esta fase foram todas iguais,
S N NS B MN G MN S MN N MN NS MN B
73% 6% 20% 1% 4,4 4,5 3,6 4,0 1,0
81% 6% 13% 0% 4,4 4,6 3,1 4,1 0,0
81% 2% 17% 0% 4,5 4,5 2,5 4,4 0,0
63% 8% 29% 0% 4,1 4,0 4,0 4,1 0,0
74% 11% 15% 0% 4,4 4,5 4,0 3,8 0,0
70% 10% 20% 0% 4,3 4,3 4,3 4,2 0,0
59% 18% 22% 1% 4,3 4,4 3,9 4,3 0,8
70% 12% 18% 0% 4,1 4,3 3,4 3,3 0,0
71% 15% 14% 0% 4,2 4,4 3,9 3,2 0,0
Marco técnico (MTC)
Marco gerencial (MGR)
Legenda:
MN: Médias ponderadas das notas G: global S: Sim N: Não NS: Não sei B: Branco
Produção seriada (PRS)
Descontinuidade da série (DDS)
Revisão técnica (RVT)
Estabilidade do processo (EDP)
Estabilidade da série (EDS)
Redução dos tempos de ciclo (RTC)
Redimensionamento e alocação de recursos (RAR)
macrofase de produção e melhoria contínuaSua empresa pratica? Qual a importância da atividade?
percentual médias
129
ou maiores que 4,0. Se por um lado a porcentagem para as respostas “Sim” desta fase
foi apenas 13% acima de uma média de 50%, por outro lado todas as médias globais
gerais desta mesma fase foram iguais ou maiores que 4,0. Portanto, estes
respondentes confirmaram por meio destas notas, que a realização de grande parte
das atividades contidas nesta fase também é importante.
A menor e a maior porcentagem obtida como as respostas “Sim” para esta macrofase
foram 59% e 81% respectivamente. Quanto as médias globais gerais obtidas com as
notas, todas obtiveram médias maiores que 4,0. Apesar da menor porcentagem desta
macrofase ser 9% acima de uma média de 50%, os respondentes confirmaram, por
meio das notas atribuídas, que a prática das atividades desta macrofase são
importantes.
Mesmo aqueles que responderam “Não” praticar as atividades, com exceção da fase
de RTC, que obteve uma média das notas igual a 2,5, todas as demais médias das
notas variaram entre 3,1 (neutras) e 4,0 (muito importantes), sendo estas a menor e a
maior nota.
Quanto as atividades descritas no Apêndice E, somente uma das atividades que
receberam respostas “Sim” obteve uma nota menor que 4,0. Trata-se da atividade
(XVIId) de número 74, que obteve uma nota igual a 3,5. Ao se observar as médias
gerais de cada atividade, identificou-se que somente seis atividades obtiveram média
geral das notas menor que 4,0. A tabela 5.16 mostra as atividades identificadas.
Tabela 5.16 - Atividades com médias gerais menor que 4,0.
S N NS B MN G MN S MN N MN NS MN B
11 IVa Distribuir o produto em revendas para ser comercializado antes do lançamento. 22 27 10 0 3,4 4,4 2,4 3,0 0,0
47 XIIaRealizar/executar a simulação das instalações e máquinas dos postos de trabalho
utilizando materiais improvisados, ou utilizando outros meios disponíveis na empresa.26 16 16 1 3,7 4,0 3,4 3,2 0,0
74 XVIIdPlanejar e dimensionar a mão de obra necessária para proteção do patrimônio da
empresa.34 9 16 0 3,5 3,5 2,9 4,1 0,0
77 XVIIgPlanejar e treinar toda a mão de obra que não está diretamente envolvida com o
processo de fabricação do automóvel.31 14 13 1 3,8 4,0 3,3 3,8 5,0
104 XXVIIIb Congelar e não alterar os resultados determinados nas decisões técnicas. 35 11 13 0 3,8 4,1 2,8 3,4 0,0
106 XXIXb Congelar e não alterar os resultados determinados nas decisões estratégicas. 33 15 11 0 3,9 4,2 3,4 3,3 0,0
Legenda:
descrição das atividadesnº A
Sua empresa pratica? Qual a importância da atividade?
sumário médias
MN: Médias ponderadas das notas G: global S: Sim N: Não NS: Não sei B: Branco
130
Com exceção da atividade (XVIId), as demais atividades deste grupo apresentaram
médias globais para as respostas “Sim” igual ou maiores que 4,0.
Para as perguntas complementares do questionário, os respondentes sugeriram
algumas atividades, complementando-as também com a sua prática ou não prática,
assim como a importância de praticá-las ou não praticá-las. As atividades
complementares estão transcritas, exatamente como os respondentes as descreveram
nos questionários. A tabela 5.17 mostra as atividades complementares sugeridas
pelos respondentes para a macrofase da estratégia do produto, e a correlação das
atividades sugeridas com as atividades contidas no questionário. A numeração das
atividades complementares, está organizada a partir da última atividade contida no
questionário (106).
Tabela 5.17 - Atividades complementares para a macrofase da estratégia do produto.
nº Macrofase da estratégia do produtoSua empresa
pratica?
Qual a
importância
da atividade?
Correlação entre as
atividades sugeridas
e do questionário
107 Dados de falhas de campo/garantia S 5 Ivc; IVd
108 fabricar automóveis B B XXVc
109 fabricar partes ou subconjuntos do automóvel S B XVb; XVc
110 treinar os funcionários quanto a diferença química, física, performance, etc. B 5 XVIIf; XVIIg
111eleborar apresentações técnicas e folhetos técnicos bem como FISPQ do produto
B 4XXVIIa; XXVIIb;
XXVIId; XXVIIe
112entender o problema do cliente e atuar junto para encontrar a solução, ou até mesmo fornecer
uma solução que não é seu businessS 5 Ic; Via; Vic
113 identificar a fatia de mercado a ser atingido para estimar volume do produto S 5 IIb; Iic
114 adequação da linha de montagem aos novos padrões de exigência do mercado S 4 XXVIIc
115 validação do produto na fase de desenvolvimento antes da produção S 5 IXc
116identificar melhorias segurança, conforto e/ou outras features, independentemente se já foram
ou não desenvolvidas fora do paísN 5 VId; VIe
117 falta de uma pesquisa para identificar a fontes de energias futuras S 5 VId; VIe
118realizar pesquisas pemitindo que avaliadores (potenciais compradores) dirijam veículos do
segmento e colocar no marco de desenvolvimento.S 5 NEC
119 todo o PDP "consegue" ser da mesma maneira. Como é essa variação de um veículo para outro. N 4 NEC
120 alterar o produto durante o desenvolvimento conforme resultado da pesquisa de mercado. N 4 IIIb
121reuniões periódicas (anuais/bianuais) p/ definição da estratégia de produtos/possibilidade de
novos negóciosS 5 XXIXa
122 desenvolvimento de novos conceitos/tecnologias para criar novos nichos de mercado N 5 VId; VIe
123avaliação/reflexão sobre os desvios dos processos (competências/métodos) que foram
utilizados ao longo da macrofase - estratégia do produto, gerando trab. De melhoriasS 5
XXVIIa; XXVIIb;
XXVIId; XXVIIe
124 definir uma etapa "piloto" p/ teste de percepção do cliente S 4 NEC
125 análise de ciclo de vida como ponto de partida na concepção de produtos S 5 Ia
126 realizar um trabalho profundo de estimativa de custos S 5 NEC
127 avaliação sobre estratégia de distribuição do veículo no país ou exterior NS 5 IVa
128 pesquisa com os próprios funcionários com o intuito de saber suas opiniões e defeitos N 5 XXVIIb; XXVIId
129 pesquisa interna c/ os funcionários p/ saber se o produto está "aceitável" no mercado N 5 XXVIIb; XXVIId
130 agilidade para lançar produtos N 3 NEC
131 fazer levantamento total dos custos, incluindo perdas, antes de concluir o desenvolvimento N 5 NEC
Legenda:
S: Sim N: Não NS: Não sei B: Branco NEC: Não existe correlação
131
Com a análise da atividade complementar sugerida, e com a identificação da sua
correlação com a (s) atividade (s) do questionário, fez-se uma análise das atividades
complementares, que não possuíam correlação com nenhuma atividade (NEC)
proposta no PDP-Automotivo. Da análise realizada, identificou-se que a atividade
número 119 se trata de uma pergunta sobre o tema, e não de uma atividade a ser
executada, portanto, não pode ser incorporada no modelo. As demais atividades
complementares desta macrofase, que não possuem correlação com o modelo podem
ser incorporadas. Quanto a importância das atividades complementares, com
exceção da atividade número 130, todas as demais atividades foram consideradas
como muito importantes, sendo a menor nota 4,0 e a maior nota 5,0. A análise da
prática ou não prática das atividades mostrou que alguns respondentes sugeriram
atividades, mesmo não havendo a prática das mesmas nas empresas em que
trabalham. Determinados respondentes não responderam a pergunta, deixando esta
resposta em “Branco” (B). A tabela 5.18 mostra as atividades válidas para
incorporação no PDP-Automotivo.
Tabela 5.18 – Atividades válidas para incorporação no PDP-Automotivo.
Feito a análise e identificação das atividades complementares sugeridas, o processo
foi repetido para as demais atividades complementares, sugeridas pelos
respondentes para as macrofases de desenvolvimento do produto e do processo e da
produção e melhoria contínua.
A tabela 5.19 mostra as atividades complementares sugeridas pelos respondentes,
para a macrofase de desenvolvimento do produto e do processo, e a correlação das
atividades sugeridas com as atividades contidas no PDP-Automotivo.
nº Macrofase da estratégia do produtoSua empresa
pratica?
Qual a
importância
da atividade?
Correlação entre as
atividades sugeridas
e do questionário
118realizar pesquisas pemitindo que avaliadores (potenciais compradores)
dirijam veículos do segmento e colocar no marco de desenvolvimento.S 5 NEC
124 definir uma etapa "piloto" p/ teste de percepção do cliente S 4 NEC
126 realizar um trabalho profundo de estimativa de custos S 5 NEC
130 agilidade para lançar produtos N 3 NEC
131fazer levantamento total dos custos, incluindo perdas, antes de concluir o
desenvolvimentoN 5 NEC
Legenda:
S: Sim N: Não NS: Não sei B: Branco NEC: Não existe correlação
132
Tabela 5.19 - Atividades complementares para a macrofase de desenvolvimento do
produto e do processo.
A tabela 5.20 mostra as atividades válidas para incorporação no modelo. No caso
desta macrofase, não foram identificadas atividades complementares não válidas.
Tabela 5.20 – Atividades válidas para incorporação no PDP-Automotivo.
A tabela 5.21 mostra as atividades complementares sugeridas pelos respondentes,
para a macrofase de produção e melhoria contínua, e a correlação das atividades
sugeridas com as atividades contidas no questionário.
Tabela 5.21 - Atividades complementares para a macrofase de produção e melhoria
contínua.
nº Macrofase de desenvolvimento do produto e do processoSua empresa
pratica?
Qual a
importância
da atividade?
Correlação entre as
atividades sugeridas
e do questionário
132 Planejamento dos recursos relacionados a aquisição de componentes/matéria prima 2 4 Xb
133 Planejamento dos setores de pós vendas e garantia 2 4 IVb; IVc; IVd
134 fabricação e desenvolvimento de ferramentas 2 5 Xb
135realizar testes de campo de provas ou vias públicas c/ partes experimentais/ conjuntos /
veículosS 5 IXa; IXb
136 identificar variabilidade no produto e estimar quanto é esperado na produção final S 5 XXIIa; XXIIb
137 calcular consumo de materiais não produtivos (lixa, eletrodo solda a ponto, pano de limpeza, etc) S 5 NEC
138 considerar tempo de mão de obra para limpeza da fábrica S 5 XVIIg
139divisão dos testes de validação em 2 etapas: validação do design (conceito) e validação final do
produto (c/ peças ferramentas e processo definitivo)S 5 IXc; XVg; XIXa
140 homologação governamental S 5 NEC
Legenda:
S: Sim N: Não NS: Não sei B: Branco NEC: Não existe correlação
nº Macrofase de desenvolvimento do produto e do processoSua empresa
pratica?
Qual a
importância
da atividade?
Correlação entre as
atividades sugeridas
e do questionário
137 calcular consumo de materiais não produtivos (lixa, eletrodo solda a ponto, pano de limpeza, etc) S 5 NEC
140 homologação governamental S 5 NEC
Legenda:
S: Sim N: Não NS: Não sei B: Branco NEC: Não existe correlação
nº Macrofase de produção e melhoria contínuaSua empresa
pratica?
Qual a
importância
da atividade?
Correlação entre as
atividades sugeridas
e do questionário
141 re-alinhar base de fornecedores com lições aprendidas N 4 XXVIIb
142 treinar os operadores em vários postos de trabalho S 5 XXIVa; XXIVb; XXIVc
143relizar rodízio do operador entre vários postos de trabalho (fovorece treinam. E ergonomia -
versatilidade)S 5 XXIVa; XXIVb; XXIVc
144aplicação de simuladores de life cycle analysis (GABI, UMBERTO - por ex.) p/ medir impacto
ambientalS 5 XId; XIe
145 estrutura logística; fornecimento peças reposição, distribuição veículos novos, etc. S 5 IVa; XVIa; XVId
146 treinamento comercialização (venda) produtos, suporte técnico. S 5 NEC
147 atendimento ao consumidor (SAC) S 5 NEC
Legenda:
S: Sim N: Não NS: Não sei B: Branco NEC: Não existe correlação
133
A tabela 5.22 mostra as atividades não válidas para incorporação no modelo. No caso
da macrofase de produção e melhoria contínua, não foram identificadas atividades
complementares válidas para incorporação no PDP-Automotivo. Isto porque as
atividades de número 146 e 147 sugeridas, estão caracterizadas como atividades fora
da abrangência proposta no modelo, portanto, não possíveis de serem incorporadas.
Tabela 5.22 – Atividades não válidas para incorporação no PDP-Automotivo.
5.3.1 Conclusão dos resultados
As médias globais do modelo mostraram que 76% dos respondentes responderam
“Sim” para a prática das atividades sugeridas no PDP-Automotivo, e apenas 10%
responderam que “Não” praticam. Os demais 14% responderam “Não sei”, ou seja,
não se posicionaram em determinadas respostas.
Com exceção das seis atividades identificadas e mostradas na tabela 5.16, todas as
demais atividades do modelo proposto obtiveram médias gerais das notas igual ou
maior que 4,0. Ou seja, as atividades foram consideradas como importantes ou muito
importantes pelos respondentes.
Deste conjunto de informações, conclui-se com base nos resultados globais e
específicos, que o PDP-Automotivo proposto apresenta uma aderência significativa
com as práticas realizadas nas montadoras, nas autopeças, e nas empresas de projeto
automotivo. Implicitamente, pode-se concluir ainda que o modelo proposto também
apresenta uma aderência significativa com o referencial teórico apresentado no
capítulo dois, e com os três exemplos de PDP automotivo descritos neste capítulo,
uma vez que o modelo proposto também foi fundamentado nos mesmos. As
atividades complementares válidas tiveram suas descrições adequadas, e foram
incorporadas no PDP-Automotivo.
nº Macrofase de produção e melhoria contínuaSua empresa
pratica?
Qual a
importância
da atividade?
Correlação entre as
atividades sugeridas
e do questionário
146 treinamento comercialização (venda) produtos, suporte técnico. S 5 NEC
147 atendimento ao consumidor (SAC) S 5 NEC
Legenda:
S: Sim N: Não NS: Não sei B: Branco NEC: Não existe correlação
134
A tabela 5.23 mostra a incorporação das atividades válidas na macrofase da
estratégia do produto. As atividades foram organizadas conforme a disposição das
fases no
PDP-Automotivo.
Tabela 5.23 – Incorporação das atividades complementares conforme a macrofase e a
fase do PDP-Automotivo.
A tabela 5.24 mostra a incorporação das atividades válidas na macrofase de
desenvolvimento do produto e do processo.
Tabela 5.24 - Incorporação das atividades complementares conforme a macrofase e a
fase do PDP-Automotivo.
5.4 Conclusão do capítulo
No capítulo cinco um modelo de referência para o processo de desenvolvimento do
produto automotivo, denominado de PDP-Automotivo foi desenvolvido. Para o
desenvolvimento do PDP-Automotivo, um referencial teórico sobre o processo de
desenvolvimento de produtos (PDP) foi criado, e três exemplos de PDP automotivos
foram descritos e apresentados. Houve ainda a contribuição empírica do autor e do
orientador, além de ampla discussão do tema com profissionais atuantes no setor
nº Macrofase da estratégia do produto
126 estimar custos
131determinar custos totais para o desenvolvimento do veículo e dos
processos de fabricação
118realizar pesquisas e pemitir que avaliadores (potenciais compradores)
dirijam veículos do mesmo segmento
124 realizar testes de percepção do cliente
130 definir estratégias para agilizar o lançamento do veículo
Estudo de mercado (EDM)
Monitoramento do mercado (MDM)
Estudo de mercado (EDM)
Fase
Posicionamento do produto (POP)
Posicionamento do produto (POP)
nº Macrofase de desenvolvimento do produto e do processo
137 calcular e determinar consumo de materiais não produtivos
140 homologar o produto (veículo) junto ao governo
Fase
Conceito do processo (CDP)
Pré-série de produção (PSP)
135
automotivo, que de forma direta ou indireta, contribuíram para o desenvolvimento
do modelo.
Para validação do PDP-Automotivo uma pesquisa de campo foi realizada. Os
resultados da pesquisa de campo foram organizados, e uma discussão dos resultados
foi feita. Os resultados globais e específicos mostraram que o PDP-Automotivo
possui grande aderência com as práticas realizadas nas montadoras, autopeças e
empresas de projeto automotivo. Com base nos resultados apresentados na seção 5.3
pode-se concluir que o PDP-Automotivo foi validado.
No capítulo seis se tem o desenvolvimento e a proposição do conjunto de diretrizes
para seleção de protótipos virtuais e físicos.
136
6 DIRETRIZES PARA A SELEÇÃO DE PROTÓTIPOS VIRTUAIS E
FÍSICOS
Para o desenvolvimento e proposição das diretrizes, faz-se necessário determinar
algumas considerações. A primeira consideração trata da utilização das diretrizes.
Tais diretrizes devem ser de fácil uso quando aplicadas. A segunda consideração está
relacionada ao seu conteúdo. O conteúdo das diretrizes deve ser possível de ser
consolidado e transformado em um procedimento organizado de trabalho.
Com estas considerações iniciais definidas e com base nas cinco questões que
formulam o problema de pesquisa se tem o desenvolvimento das diretrizes.
6.1 Desenvolvimento das diretrizes
Questão 1: por que se faz necessário desenvolver um modelo de referência específico para o
processo de desenvolvimento do produto automotivo?
Além da justificativa descrita na seção 1.3, o uso do PDP-Automotivo no
desenvolvimento das diretrizes também se faz necessário para identificar as
atividades que requerem o uso de protótipos.
Questão 2: quais são os instantes no PDP em que há a necessidade de se utilizar protótipos?
Para determinação do instante é preciso identificar se a atividade necessita ou não
necessita fazer uso do protótipo. Com isto, todas as atividades do PDP-Automotivo
foram analisadas e identificadas. O apêndice F mostra todas as atividades do
PDP-Automotivo, e a respectiva identificação quanto a necessidade ou não
necessidade de uso do protótipo.
Questão 3: como definir quais são os protótipos (PV ou PF) que podem ser utilizados?
Para definir o protótipo é necessário identificar ainda as características da atividade.
A partir das características da atividade é possível selecionar o protótipo adequado.
137
Para seleção do protótipo adequado utiliza-se como base a tabela 1.1, onde os
diferentes protótipos e suas aplicações são apresentados.
Para ilustrar a definição do protótipo, é mostrado no apêndice F as atividades do
PDP-Automotivo que requerem o uso de protótipos virtuais e/ou físicos, de acordo
com suas características.
Questão 4: como selecionar qual ou quais são os sistemas adequados para a criação, ou para a
fabricação destes protótipos?
Questão 5: como definir quais são as técnicas/tecnologias, que podem ser utilizadas para a
criação, ou para a fabricação destes protótipos?
Para selecionar os sistemas, e para definir as técnicas/tecnologias utilizadas na
criação de protótipos virtuais, o que inclui a criação da sua geometria, e os testes e
validações virtuais, uma associação para aplicação dos sistemas CAD, CAE e SCO e
de suas respectivas técnicas/tecnologias é feita. A associação é fundamentada no
conteúdo descrito nas seções 3.1.1, 3.1.2 e 3.1.3, e na proposta do autor e do
orientador quanto a aplicação destes sistemas na criação do protótipo virtual. Três
alternativas de aplicação são propostas: a “não aplicável”, a “parcialmente aplicável”
e a “aplicável”.
Na alternativa “não aplicável” o protótipo definido não pode ser criado com o uso do
sistema selecionado. Na alternativa “parcialmente aplicável” o protótipo definido
pode, com determinadas restrições, ser criado com o uso do sistema selecionado. Na
alternativa “aplicável” o protótipo definido pode ser criado com o uso do sistema
selecionado.
A tabela 6.1 mostra a associação entre os sistemas CAD/CAE e SCO e os diferentes
tipos de protótipos, assim como as alternativas de aplicação proposta.
138
sist
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a
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ais.
139
Para selecionar os sistemas, e para definir as técnicas/tecnologias utilizadas na
fabricação de protótipos físicos, o que inclui os testes e validações físicas, uma
associação para aplicação dos sistemas de prototipagem rápida (PR), ferramental
rápido (FR) e de remoção de material (RM) na fabricação dos diferentes tipos de
protótipos físicos é feita.
A associação está fundamentada no conteúdo descrito nas seções 4.1, 4.2 e 4.3, e na
proposta do autor e do orientador quanto a aplicação dos sistemas na fabricação do
protótipo físico. Analogamente à tabela 6.1, três alternativas de aplicação também são
propostas: a “não aplicável”, a “parcialmente aplicável” e a “aplicável”.
A tabela 6.2 mostra a associação entre os sistemas de PR, FR e de RM e os diferentes
tipos de protótipos, assim como as alternativas de aplicação proposta.
140
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141
6.2 Procedimento para utilização das diretrizes
Para consolidar e sistematizar as informações apresentadas na seção 6.1 um
procedimento é proposto. A figura 6.1 mostra o procedimento.
Figura 6.1. Procedimento para utilização das diretrizes.
1. Identificar atividade no processo de
desenvolvimento do produto
automotivo.
8. Arquivar protótipo virtual e/ou
armazenar protótipo físico para futura
utilização ou descarte.
3. Definir entre as representações
virtual, física, ou virtual e física, qual é o
protótipo que melhor atende as
necessidades de aplicação.
4. Selecionar entre os sistemas CAD, CAE
e SCO o sistema adequado para criação
do protótipo virtual.
Consultar a tabela 6.1.
4a. Selecionar entre os sistemas de PR,
FR e de RM o sistema adequado para
fabricação do protótipo físico.
Consultar a tabela 6.2.
2. Definir a aplicação e o tipo de
protótipo possível de ser utilizado, de
acordo com as características da
atividade.
Consultar a tabela 1.1.
5. Definir a técnica/tecnologia adequada
para criação do protótipo virtual, a partir
do sistema definido.
Consultar a tabela 6.1.
5a. Definir a técnica/tecnologia
adequada para fabricação do protótipo
físico, a partir do sistema definido.
Consultar a tabela 6.2.
6. Criar o protótipo virtual a partir da
técnica/tecnologia definida.
6a. Fabricar o protótipo físico a partir da
técnica/tecnologia definida.
7. Utilizar o protótipo virtual e/ou físico
conforme a necessidade de aplicação
definida.
início
identificaratividade
necessita protótipo?
fim
definiraplicação/protótipo
(S)
(N)
(1)
(2)
utilizarprotótipo
selecionarsistema
definirtécnica/
tecnologia
criarprotótipo
selecionarsistema
definirtécnica/
tecnologia
fabricarprotótipo
(4)
(5)
(6)
(4a)
(5a)
(6a)
(7)
(8)
arquivar/armazenarprotótipo
(3)
definirrepresentação(virtual e/ou físico)
protótipovirtual
protótipofísico
142
6.3 Validação das diretrizes
Para validação das diretrizes, uma pesquisa de campo do tipo confirmatória
envolvendo profissionais especialistas de diferentes montadoras, autopeças e
empresas de projeto automotivo foi realizada.
A pesquisa foi estruturada da seguinte forma:
desenvolvimento de um questionário para coleta das informações;
seleção das amostras para apresentação das diretrizes;
coleta das informações;
análise e discussão dos resultados.
6.3.1 Desenvolvimento do questionário
O questionário foi estruturado em quatro seções. Na seção um as instruções
necessárias para os respondentes foram descritas. Na seção dois o procedimento
proposto foi apresentado. Na seção três as tabelas 1.1, 6.1 e 6.2 foram inseridas para
consulta, uma vez que para utilização do procedimento se faz necessário o uso das
mesmas. Na seção quatro, seis questões foram apresentadas. Para as cinco primeiras
questões, três alternativas de respostas foram determinadas: “Sim”, “Não sei” e
“Não”. Apenas uma alternativa de resposta para cada questão é aceita. Na sexta e
última questão é fornecido um espaço para que o respondente descreva livremente
seus comentários, críticas e sugestões sobre o procedimento proposto. Um modelo do
questionário é apresentado no apêndice G.
6.3.2 Seleção das amostras
As amostras foram selecionadas com base nos subgrupos montadoras, autopeças e
empresas de projeto automotivo. Quanto a sua caracterização, estas amostras são do
tipo estratificadas não proporcionais. Nestes subgrupos existem homens e mulheres.
A idade dos respondentes também não é considerada. A tabela 6.3 mostra a
distribuição das amostras e acordo com os subgrupos descritos.
143
Tabela 6.3 - Distribuição das amostras de acordo com os subgrupos.
6.3.3 Coleta das informações
As amostras foram coletadas durante o período de 03/06/2013 ao dia 16/06/2013.
Para coleta das amostras utilizou-se meio eletrônico (e-mail) e coleta presencial no
Centro de Engenharia Automotiva (CEA) da Escola Politécnica da Universidade de
São Paulo. Consultou-se especialistas, profissionais graduados (alunos) e professores
do curso de Especialização em Engenharia Automotiva.
A tabela 6.4 mostra a distribuição das amostras de acordo com o cargo que ocupam
em suas organizações.
Tabela 6.4 - Distribuição das amostras de acordo com o cargo.
6.3.4 Análise e discussão dos resultados
Os resultados foram agrupados de acordo com as cinco primeiras questões do
questionário. Para apresentação e distribuição dos resultados entre as alternativas
“Sim”, “Não sei” e “Não” das questões, os valores foram convertidos em
porcentagens. A tabela 6.5 mostra a distribuição dos resultados.
subgrupos qtde
montadoras 16
autopeças 13
empresas de projeto automotivo 1
outras 4
total 34
tipo de cargo dos respondentes qtde
diretores 2
gerentes 3
supervisores 6
engenheiros 18
analistas 2
técnicos 1
consultores 2
total 34
144
Tabela 6.5 - Distribuição dos resultados para as questões 1, 2, 3, 4 e 5.
Os resultados obtidos para a questão 1 mostraram que 70,6% dos respondentes
afirmam existir algum tipo de procedimento para o desenvolvimento e utilização de
protótipos nas empresas em que trabalham. Ressalta-se ainda que 23,5% dos
participantes responderam não existir algum tipo de procedimento similar ao
proposto nas empresas em que trabalham. Para a questão 2, os resultados obtidos
confirmaram que o procedimento proposto é de fácil utilização. Esta confirmação se
mostra importante, pois está relacionada com as considerações iniciais definidas para
o desenvolvimento das diretrizes. A questão 3 trata da possibilidade de utilização do
procedimento proposto nas empresas em que os respondentes trabalham. Nesta
questão, 58,8% dos respondentes afirmaram ser possível a utilização do
procedimento. Este resultado também se mostra importante, pois indica a aplicação
prática do procedimento nas empresas pesquisadas. Para a questão 4, os resultados
obtidos com a maioria dos participantes (70,6%) mostraram que o procedimento
proposto pode auxiliar as empresas pesquisadas na execução de suas atividades, o
que também confirma a sua aplicação prática. Já os resultados obtidos para a questão
5 se mostraram pouco conclusivos, apresentando uma diferença percentual entre as
respostas “Sim” e “Não sei” de apenas 3%.
Para a questão 6, os participantes descreveram livremente seus comentários, críticas
e/ou sugestões sobre o procedimento apresentado. Algumas destas críticas e/ou
sugestões estão apresentadas na tabela 6.6.
questão descrição Sim Não sei Não
Q.1A empresa em que você trabalha possui algum procedimento para o
desenvolvimento e utilização de protótipos virtuais e/ou físicos?70,6% 5,9% 23,5%
Q.2 O procedimento proposto é fácil de ser utilizado? 76,5% 14,7% 8,8%
Q.3O procedimento proposto pode ser utilizado na empresa em que você
trabalha?58,8% 23,5% 17,7%
Q.4O procedimento proposto pode auxiliar a empresa em que você trabalha
na execução de suas atividades?70,6% 17,6% 11,8%
Q.5O procedimento proposto pode auxiliar na redução do tempo de
execução das atividades realizadas na empresa em que você trabalha?41,2% 38,2% 20,6%
média das questões 63,5% 20,0% 16,5%
145
Tabela 6.6 - Comentários, críticas e/ou sugestões sobre o procedimento.
Em síntese, as 34 opiniões descritas pelos participantes apresentaram comentários
diversos. Na maioria dos casos, estes comentários foram relacionados com situações
específicas do ambiente de trabalho dos participantes, e não propriamente com
sugestões específicas para adequação/alteração/melhoria do procedimento.
amostra críticas e/ou sugestões sobre o procedimento apresentado
A.2
O modelo proposto é muito similar ao que utilizamos atualmente em nossa área de P&D. Achei muito interessante a
forma como as diversas tecnologias, com as suas restrições e finalidades foram apresentadas. Este tipo de abordagem e
visualização auxilia muito a decisão dos colaboradores na escolha da tecnologia a ser utilizada.
A.5
Está claro que o procedimento proposto tem a formatação de um protocolo com o propósito de definir uma conduta a ser
empregada no desenvolvimento de protótipos para a indústria automotiva. As classificações propostas nas tabelas 1.1, 6.1
e 6.2 são bem adequadas no sentido de dar ao usuário do protocolo o conhecimento exato das potencialidades oferecidas
pelo tipo de protótipo que escolheu. Contudo, entendo que há uma aspecto a ser explorado. Faz-se necessário estabelecer
critérios de escolha entre uma alternativa ou outra, quando o usuário estiver diante de um ponto de decisão, ou mesmo
diante de um ponto de escolha no procedimento. Assim, como exemplo, proponho a questão: “Qual sistema é mais
adequado para um determinado caso concreto? CAD, CAE ou SCO”. Em princípio a questão pode ser respondida
conhecendo-se apenas a aplicação do protótipo, mas numa reavaliação para esta resposta, vê-se que o conhecimento da
aplicação pode decorrer de um conhecimento incompleto, ou pouco profundo daquilo que se queira “prototipar”. O
usuário pode ser induzido a criar apenas um modelo CAD caso considere, equivocadamente, que a aplicação de seu
protótipo é geométrica, quando no entanto, este usuário pode estar lidando com um mecanismo mais preciso onde
deformações funcionais possam gerar interferências mecânicas. Deste modo, o protocolo deveria encaminhar o usuário a
um modelo mais adequado. CAE, possivelmente. Vai como sugestão para estudos futuros a determinação de critérios no
sentido de sistematizar as escolhas e decisões inseridas no procedimento proposto.
A.9[...] O procedimento usado é bom, porem é bastante detalhado, requer experiência para ser usado. Na minha visão
necessita simplificação para facilitar o entendimento de todos.
A.33
O procedimento requer conhecimento sobre os diversos tipos de prototipagem, técnicas, vantagens e desvantagens por
parte daqueles que selecionam o tipo de protótipo, o sistema e a técnica. Obviamente que, uma vez que o conhecimento é
disseminado na área, melhores resultados são esperados para a aplicação de cada tipo de protótipo, sistema e técnica.
Requer também acompanhamento constante da evolução das diversas tecnologias, e a adequação ao tipo de trabalho, e
objetivo dos protótipos envolvidos. Não sei avaliar até que ponto o procedimento reduz o tempo utilizado nas atividades
de desenvolvimento da empresa que trabalho. A tendência é que, conhecendo a técnica, sistema e tipo de protótipo mais
adequados ao objetivo da tarefa, diminuam-se então as incertezas e também os ciclos de execução de protótipos, avaliação
e retroalimentação do projeto para execução do novo protótipo.
A.34
O procedimento proposto é intrínseco às atividades de desenvolvimento de produto. Obviamente não é tão claro assim
dentro da engenharia de produtos porque tratamos com muitos engenheiros (numa montadora são mais de 1000
engenheiros), e nem todos têm a mesma facilidade de observação/aprendizado/experiência/visão futura dos resultados do
próprio trabalho. Isto se deve á rotatividade de mão de obra, entre outros motivos. Exatamente por esta razão, acredito que
o procedimento proposto tenha o seu valor, especialmente em um eventual treinamento a ser aplicado àqueles que entram
na engenharia de produtos, especialmente, até que cada engenheiro tenha o conhecimento necessário dos recursos
disponíveis para o desenvolvimento do produto. Isso se parece óbvio, mas infelizmente, muitos engenheiros que precisam
desenvolver os componentes de um veículo não possuem uma visão clara, e acabam desperdiçando tempo neste processo.
146
6.4 Consolidação do capítulo
Neste capítulo um conjunto de diretrizes para a seleção de protótipos virtuais e
físicos foi desenvolvido e proposto. As diretrizes foram consolidadas em um
procedimento, que foi submetido a análise de profissionais e especialistas atuantes
no setor automotivo. Após análise do procedimento, um questionário foi respondido.
A partir dos resultados obtidos com a pesquisa uma análise e discussão dos
resultados foi feita. A média dos resultados obtidos para as questões foi de 63,5%
para as respostas “Sim”. Os resultados obtidos para a questão 5 foram pouco
conclusivos, uma vez que a diferença percentual entre as respostas “Sim” e “Não sei”
foi de apenas 3%. Por outro lado, as diretrizes propostas nesta tese tem como
propósito auxiliar os profissionais no desenvolvimento de suas atividades, sendo a
redução de tempo de execução das atividades (questão 5), uma consequência da sua
utilização. Com isto, pode-se afirmar que as diretrizes atenderam o seu propósito.
As aplicações dos diferentes sistemas e de suas técnicas/tecnologias apresentadas
nas tabelas 6.1 e 6.2 consistem em uma proposta do autor. É importante citar que a
maioria dos softwares/programas de CAD/CAE disponíveis atualmente (2013)
apresentam soluções integradas para criação e simulação da geometria. Com isto, a
aplicação das técnicas/tecnologias de MDF, MVF e MEF sugeridas na tabela 6.1,
também seriam aplicáveis na criação de protótipos do tipo conceito e geométrico.
Em complemento, as diferentes técnicas/tecnologias de criação e de fabricação de
protótipos descritas neste capítulo estão em constante desenvolvimento, o que pode
influenciar na configuração proposta nas tabelas 6.1 e 6.2.
147
7 CONCLUSÃO
Esta tese teve como objetivos o desenvolvimento de um modelo de referencia para o
processo de desenvolvimento do produto automotivo, denominado de
PDP-Automotivo, e de um conjunto de diretrizes para a seleção de protótipos
virtuais e físicos.
O PDP-Automotivo foi desenvolvido a partir de um levantamento bibliográfico
abrangente e consistente, e do estudo profundo da realidade de três das principais
montadoras globais representando três culturas diferentes.
Durante a realização de parte da pesquisa de doutorado na Technische Universität
Darmstadt (TUD) na Alemanha, o PDP-Automotivo foi apresentado, e formas de
validação para o modelo foram sugeridas, entre elas a realização de uma pesquisa de
campo utilizando o questionário como um instrumento de coleta de informações. A
pesquisa de campo foi então estruturada e realizada no Brasil, onde 75 respondentes
de diferentes montadoras, autopeças e empresas de projeto automotivo foram
consultados.
A pesquisa foi estruturada em duas perguntas. A primeira consistiu em identificar a
prática, ou a não prática do conjunto de atividades do PDP-Automotivo nas
empresas em que os respondentes trabalhavam. A segunda consistiu em identificar a
importância das atividades, considerando o seu custo/benefício. Para a primeira
pergunta, os resultados da pesquisa mostraram que 76% dos respondentes
responderam “sim” para a prática das atividades; 10% responderam “não praticar” e
os demais 14% não se posicionaram em suas respostas. Quanto a segunda pergunta,
com exceção de uma única atividade, todas as demais atividades foram consideradas
como importantes, obtendo notas iguais ou maiores que 4,0, em um escala Likert de
1,0 até 5,0.
Atividades complementares ao PDP-Automotivo foram ainda propostas pelos
respondentes. Após análise destas atividades, as atividades válidas foram também
incorporadas ao PDP-Automotivo.
148
Para o desenvolvimento das diretrizes um referencial teórico sobre os sistemas e as
técnicas/tecnologias utilizadas na criação de protótipos virtuais e na fabricação de
protótipos físicos foi desenvolvido.
O referencial teórico desenvolvido e consolidado no capítulo 3 forneceu a base para
identificação dos sistemas e das técnicas/tecnologias possíveis de serem utilizadas na
criação de protótipos virtuais, conforme as necessidades de uso e de aplicação.
Analogamente ao capítulo 3, no capítulo 4 o referencial teórico desenvolvido também
forneceu a base necessária para identificação dos sistemas e das técnicas/tecnologias
possíveis de serem utilizadas na fabricação de protótipos físicos.
Desenvolvidos os referenciais teóricos dos capítulos 3 e 4, e com base no
PDP-Automotivo desenvolvido e validado no capítulo 5 foi possível propor as
diretrizes para a seleção de protótipos virtuais e físicos. As diretrizes foram
desenvolvidas a partir de duas considerações importantes: a fácil utilização das
mesmas, e a possibilidade de transformação das diretrizes em um procedimento
possível de ser aplicado e utilizado nas montadoras, autopeças e empresas de projeto
automotivo.
Com o desenvolvimento das diretrizes, uma pesquisa de campo do tipo
confirmatória foi realizada. As diretrizes foram apresentadas na forma do
procedimento proposto na seção 6.2. O procedimento foi apresentado, e após a sua
análise, os participantes da pesquisa responderam um questionário. Os resultados
obtidos para as questões mostraram, com uma média de 63,5% das respostas “Sim”,
que as diretrizes atenderam o seu propósito, ou seja, o de auxiliar os profissionais no
desenvolvimento de suas atividades.
Com estas informações conclui-se que os objetivos propostos nesta tese foram
atendidos na sua plenitude.
149
Além do PDP-Automotivo e do conjunto de diretrizes para a seleção de protótipos
virtuais e físicos, houve a necessidade de se definir e/ou desenvolver outros assuntos
correlatos, que o autor também considera como contribuições adjacentes.
Inicialmente uma padronização das nomenclaturas foi realizada. Esta padronização
se fez necessária devido as diferentes nomenclaturas utilizadas por diferentes autores
sobre os temas: sistemas de projeto auxiliado ao computador (CAD); sistemas de
engenharia auxiliada por computador (CAE); prototipagem rápida (PR); ferramental
rápido (FR) e usinagem por comando numérico (CNC). Com esta padronização de
nomenclaturas realizada, foi possível classificar de forma estruturada os sistemas, as
técnicas/tecnologias e os software/programas utilizados.
As informações apresentadas no apêndice A sobre as teses publicadas entre os anos
de 2001 até 2010 são uma importante fonte de consulta sobre o processo de
desenvolvimento de produtos. O apêndice A pode ser utilizado por outros
pesquisadores como um ponto inicial de pesquisa em seus trabalhos futuros.
O apêndice C contém uma proposta de estrutura organizacional que é parte
integrante do PDP-Automotivo. Embora a estrutura organizacional proposta não
tenha sido validada durante a pesquisa de validação do PDP-Automotivo, a mesma
foi apresentada durante o congresso internacional de tecnologias da mobilidade
(SAE) de 2012, na forma de um artigo técnico.
As informações contidas nas tabelas 6.1 e 6.2 também se mostram importantes. A
possiblidade de se dispor de forma consolidada os diferentes tipos de protótipos e os
principais sistemas e técnicas/tecnologias possíveis de serem utilizados na criação
e/ou fabricação de protótipos virtuais e físicos mostra-se como uma importante fonte
de consulta para profissionais e acadêmicos que trabalham e desenvolvem pesquisa
sobre o tema.
150
O apêndice F reúne todas as atividades que compõem o PDP-Automotivo com a
identificação da necessidade ou não necessidade de uso de protótipos virtuais e/ou
físicos, além dos tipos de protótipos que podem ser utilizados em cada uma das
atividades. Tem-se ainda a identificação das fases e macrofases do PDP-Automotivo
que fazem uso de protótipos virtuais e/ou físicos. Além destas informações terem
sido importantes para o desenvolvimento das diretrizes, as mesmas podem ser
utilizadas para auxiliar profissionais e acadêmicos em atividades e pesquisas
relacionadas ao uso de protótipos no setor automotivo.
7.1 Trabalhos futuros
Durante o desenvolvimento desta tese alguns assuntos foram identificados e
considerados como importantes para estudos futuros.
Recomenda-se desenvolver estudos de casos em montadoras, autopeças e empresas
de projeto automotivo para se utilizar/aplicar o PDP-Automotivo durante o
desenvolvimento e implementação de um projeto automotivo real em uma
montadora. Esta utilização/aplicação pode fornecer maiores informações, além das
obtidas com a pesquisa realizada para validar o modelo.
Esta mesma proposta pode ser aplicada também nas diretrizes (procedimento) para a
seleção de protótipos virtuais e físicos nas montadoras, autopeças e empresas de
projeto automotivo.
Quanto aos sistemas e as técnicas/tecnologias utilizadas para se criar e fabricar
protótipos virtuais e físicos, recomenda-se pesquisar a utilização do sistema
composto fábrica digital (FD) no setor automotivo. A FD se mostra como um
importante sistema de auxilio ao PDP-Automotivo em todas as etapas do projeto,
desenvolvimento, implementação, controle e operação da unidade fabril. Contudo,
devido aos objetivos determinados nesta tese, este tema foi abordado apenas de
forma introdutória.
151
Neste momento espera-se que os assuntos apresentados nesta tese sejam de utilidade
tanto para profissionais quanto para acadêmicos no desenvolvimento de suas
atividades atuais e futuras, seja no ambiente empresarial ou no ambiente acadêmico.
Outras contribuições futuras aqui não identificadas também são esperadas, a partir
do uso prático do PDP-Automotivo e das diretrizes para a seleção de protótipos
virtuais e físicos.
152
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172
APÊNDICE B Exemplos de software CAD/CAE e seus respectivos métodos
numéricos
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174
Para composição das informações contidas na tabela B1 as seguintes fontes de
informações foram consultadas (CHEN, 2013).
1 CAD SIMULATION FEATURES. Disponível em:
http://usa.autodesk.com/adsk/servlet/pc/item?siteID=123112&id=18355064.
Acesso em: 04 mar. 2013.
2 D-M-E MOLDFLOW™ SERVICES. Disponível em:
http://www.dme.net/downloads/adv/MoldFlow%20Services.pdf. Acesso em: 22
mar. 2013.
3 AUTODESK UNIVERSITY. Disponível em:
http://aucache.autodesk.com/au2011/sessions/8160/class_handouts/v1_MA8160-
P_Chang.pdf. Acesso em: 22 mar.2013.
4 MOLDFLOW SOFTWARE. Disponível em:
http://www.mem.odu.edu/faculty_staff/hou/section2.pdf. Acesso em: 22
mar.2013.
5 ABAQUS/CAE. Disponível em:
http://www.3ds.com/pt/products/simulia/portfolio/abaqus/abaqus-
portfolio/abaquscae/. Acesso em: 22 mar. 2013.
6 DELMIA. Disponível em:
http://www.3ds.com/products/delmia/portfolio/delmia-v5/all-
products/domain/Factory_Definition_Simulation/product/MGS/?cHash=a2e954c0
1c1270e134fd9011a3e02a3f. Acesso em: 20 abr.2013.
175
7 SOLIDWORKS FLOW SIMULATION. Disponível em:
https://www.google.com.br/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=r
ja&ved=0CDYQFjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.solidworks.com%2Fsw%2Fdocs%
2Fflow_sim_present_2011_eng.ppt&ei=AhBWUZWqNInI0gHvloHQDg&usg=AFQj
CNEXzMS432VbAyXQx4JW1-
ZoAfGd0A&sig2=LKo_nOjaDbPJtTTW6i11Kg&bvm=bv.44442042,d.dmQ. Acesso
em: 22 mar.2013.
8 HAAS, A. Pesquisa de software. [mensagem pessoal]. Mensagem recebida por:
[email protected], em 06 de mar. 2013. Acesso em: 06 mar. 2013.
9 PERES, S. Pesquisa de software. [mensagem pessoal]. Mensagem recebida por:
[email protected], [email protected], em 24 de abr. 2013.
10 NX FLOW INTEGRATED CFD ANALYSIS. Disponível em:
http://www.plm.automation.siemens.com/en_us/Images/6639_tcm1023-4403.pdf.
Acesso em: 22 mar. 2013.
11 FEMAP FLOW. Disponível em:
http://www.mayahtt.com/index.php?option=com_content&task=view&id=7&Item
id=119, e http://www.plm.automation.siemens.com/cz_cz/Images/2193_tcm841-
5012.pdf. Aceso em: 22 mar. 2013.
12 NX THERMAL. Disponível em:
http://www.mayahtt.com/index.php?option=com_content&task=view&id=90&Ite
mid=295, e http://www.itscz.net/software/unigraphics/pdf/nx_thermal_fs.pdf.
Acesso em: 22 mar. 2013.
13 MOLDFLOW ANALYSIS DEVELOPMENT. Disponível em:
http://www.cnmould.com/blog/moldflow-analysis-development-1662.html.
Acesso em: 22 mar. 2013.
176
14 ABAQUS/CFD. Disponível em:
http://www.3ds.com/pt/products/simulia/portfolio/abaqus/abaqus-
portfolio/abaquscfd/. Acesso em: 20 abr. 2013.
177
APÊNDICE C Estrutura organizacional proposta para o PDP-Automotivo
178
Quanto à estrutura organizacional, a figura C.1 apresenta uma proposição para o
PDP-Automotivo.
Figura C.1 Estrutura organizacional básica do PDP-Automotivo.
A estrutura organizacional está disposta de acordo com as três macrofases do PDP-
Automotivo: a estratégia do produto, o desenvolvimento do produto e do processo e
a produção e melhoria contínua.
O organograma mostra a presidência da organização e as vice-presidências da
estratégia do produto, desenvolvimento do produto e do processo e produção e
melhoria contínua com suas diretorias e departamentos. Demais vice-presidências,
diretorias e departamentos tais como suprimentos, relações públicas, assuntos
governamentais, entre outros estão demonstradas no organograma por meio das
caixas tracejadas.
vice-presidênciadesenv.produto e do
processo (VPR)
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engenhariade plataforma(GRF; SPV; ENG;
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engenhariade carroceria(GRF; SPV; ENG;
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engenhariade acabamento
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testes e validações(GRF; SPV; ENG;
ANL; LDS; TCN; OPE)
desenvolvimentodo processo
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ANL; LDS; TCN; OPE)
infraestrutura(GRF; SPV; ENG;
ANL; LDS; TCN; OPE)
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logística(GRF; SPV; ENG;
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processosambientais
(GRF; SPV; ENG; ANL; LDS; TCN; OPE)
engenhariade motores
(GRF; SPV; ENG; ANL; LDS; TCN; OPE)
engenhariaelétrica
(GRF; SPV; ENG; ANL; LDS; TCN; OPE)
presidência(PRT)
vice-presidênciaprodução e melhoria
contínua (VPR)
vice-presidênciaestratégia do produto
(VPR)
(DRT)
Legendapresidente PRT engenheiros ENG
vice-presidente VPR analistas ANL
diretores DRT líderes setoriais LDS
gerentes funcionais GRF técnicos TCN
supervisores SPV operadores OPE
(DRT)
179
A diretoria de estratégia do produto engloba os departamentos de finanças, recursos
humanos e o departamento de análise de mercado e vendas. São departamentos que
atuam na estratégia da organização e também no suporte das atividades de
desenvolvimento do produto, desenvolvimento do processo e na produção do
produto.
A diretoria de desenvolvimento do produto engloba os departamentos de
engenharia de motores, engenharia elétrica, engenharia de chassis, engenharia de
plataforma, engenharia de carroceria, engenharia de acabamento e também o
departamento de testes e validações. Estes departamentos desenvolvem as atividades
pertinentes ao desenvolvimento e a validação do produto.
A diretoria de desenvolvimento do processo engloba os departamentos de tecnologia
do processo, infraestrutura, dimensionamento de recursos, logística e processos
ambientais. O departamento de tecnologia do processo planeja, desenvolve e instala
os meios necessários para a produção do automóvel. O departamento de
infraestrutura desenvolve as atividades de construção e instalação de acordo com os
subprocessos civil, elétrico, mecânico e ambiental. O departamento de
dimensionamento de recursos planeja e dimensiona a quantidade de mão de obra
necessária para a execução das atividades da organização. Realiza também
atividades de melhoria contínua e redimensionamento de recursos. O departamento
de logística é responsável pelo dimensionamento dos meios necessários para o
recebimento, movimentação, armazenamento, sequenciamento e distribuição dos
materiais nas linhas de produção. Planeja o fluxo de materiais e dimensiona as áreas
necessárias para estoque e movimentação de materiais. O departamento de processos
ambientais é responsável pelas políticas ambientais da organização, pela fiscalização
das instalações e pela regulamentação de documentações junto aos órgãos públicos.
A diretoria de produção e melhoria contínua engloba os departamentos de produção
estamparia, armação, pintura e montagem final. Estes departamentos estão
diretamente ligados com a manufatura do automóvel.
180
Quanto à ordem de subordinação dos cargos na organização a estrutura
organizacional está disposta de acordo com a seguinte hierarquia:
presidente;
vice-presidente;
diretores;
gerentes funcionais;
supervisores;
engenheiros de produto, engenheiros do processo e engenheiros da qualidade;
analistas administrativos, analistas de produto, analistas do processo e
analistas da qualidade;
lideres setoriais de produto, líderes setoriais de processo e líderes setoriais da
qualidade;
técnicos administrativos, técnicos do produto, técnicos do processo e técnicos
da qualidade;
operadores administrativos, operadores do produto, operadores da produção
e operadores da qualidade.
A participação dos membros da organização durante o PDP-Automotivo é
caracterizada por meio de marcos gerencial e técnico. O presidente participa do
marco gerencial. O vice-presidente participa do marco gerencial e de determinados
marcos técnicos. Os diretores, gerentes funcionais e supervisores participam
principalmente dos marcos técnicos. Os demais membros da organização participam
dos marcos gerencial e técnico conforme a necessidade e ou solicitação do superior
hierárquico. A figura C.2 mostra um quadro contendo uma síntese de características
dos marcos gerencial e técnico do PDP-Automotivo.
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182
No marco gerencial (I) o presidente é o responsável quanto à decisão do
desenvolvimento de um novo automóvel. O vice-presidente e os diretores da
estratégia do produto, desenvolvimento do produto e desenvolvimento do processo
participam fornecendo o suporte necessário para a tomada de decisão.
No marco técnico (1) o vice-presidente da estratégia do produto é o responsável pela
determinação do ciclo de vida do automóvel. Esta informação é fundamentada no
estudo de mercado e também no relatório de auxílio para novos produtos
desenvolvido na fase de revisão técnica (RVT).
Com a determinação do ciclo de vida do automóvel o presidente da organização
aprova o início do desenvolvimento do automóvel. Esta decisão ocorre no marco
gerencial (II) e tem suporte dos vice-presidentes e diretores da estratégia do produto,
desenvolvimento do produto e do processo e da produção e melhoria contínua.
No marco técnico (2) o diretor da estratégia do produto aprova o posicionamento e
os investimentos pré-determinados pelos departamentos de engenharia e áreas de
suporte. Tem início o desenvolvimento do conceito do automóvel. A aprovação do
conceito do automóvel é realizada pelo vice-presidente da estratégia do produto e
formalizada no marco técnico (3).
Com o desenvolvimento do conceito do automóvel aprovado se tem a decisão do
término do monitoramento do mercado e a aprovação do estilo do automóvel. O
presidente da organização é o responsável por esta decisão que ocorre no marco
gerencial (III). A partir desta decisão se tem o desenvolvimento detalhado dos
módulos chassis, plataforma, carroceria, acabamentos interno e externo, motor e
eletrônica embarcada do automóvel e a liberação parcial dos recursos financeiros. O
encerramento do monitoramento do mercado caracteriza o término da macrofase da
estratégia do produto.
Inicia-se a macrofase de desenvolvimento do produto e do processo e com isto o
desenvolvimento do conceito do sistema de produção do automóvel. O gerente
funcional de desenvolvimento do processo aprova o conceito do sistema de
183
produção no marco técnico (4), e autoriza a liberação de recursos de mão de obra e
financeiros necessários para a continuidade das atividades.
O desenvolvimento dos módulos do automóvel é finalizado e aprovado pelo diretor
de desenvolvimento do produto no marco técnico (5). Tem-se a continuidade dos
testes e validação dos módulos do automóvel.
No marco técnico (6) ocorre a aprovação do conceito do processo e do conceito
logístico pelo diretor de desenvolvimento do processo. Demais recursos de mão de
obra e financeiros também são aprovados e liberados para a continuidade das
atividades de desenvolvimento e instalação dos processos produtivos.
Após o desenvolvimento dos módulos do automóvel, a evolução e a conclusão dos
testes e validações tem início a aprovação final dos módulos do automóvel no marco
técnico (7). O diretor de desenvolvimento do produto é o responsável por esta
aprovação que caracteriza o final da fase de testes e validação final (TVF) do produto.
Para a fabricação do automóvel e a manutenção dos processos faz-se necessário o
dimensionamento da quantidade de mão de obra para a execução das diversas
atividades. Este dimensionamento é realizado pelos engenheiros e analistas de
processos e aprovado pelo gerente funcional do desenvolvimento do processo no
marco técnico (8).
Na fase de planejamento e preparação a produção (PPP) inicia-se a simulação física
dos postos de trabalho e com isto a contribuição para o detalhamento dos layouts dos
subprocessos de estamparia, armação, pintura e montagem final. Os layouts de
infraestrutura e de logística também são avaliados e detalhados. A aprovação destes
layouts ocorre no marco técnico (9) e é de responsabilidade dos supervisores de
tecnologia do processo, infraestrutura, logística e produção e melhoria contínua
respectivamente.
184
A infraestrutura necessária para as instalações dos processos e de logística são
concluídas. No marco técnico (10) o gerente funcional e o supervisor de
infraestrutura apresentam a conclusão dos trabalhos ao diretor de desenvolvimento
do processo, o qual é o responsável pela aprovação das infraestruturas.
As instalações e os meios necessários para a produção do automóvel são concluídos.
O vice-presidente de desenvolvimento do produto e do processo autoriza o início da
pré-série de produção do automóvel. Esta decisão é realizada no marco técnico (11) e
é auxiliada pelo diretor e pelos gerentes funcionais do desenvolvimento do processo.
Com o início da pré-série de produção dos automóveis correções e ajustes são
realizados nas instalações dos processos. Os indicadores de processo e de qualidade
do produto são estabelecidos e a partir disto torna-se possível a aprovação das
instalações. O vice-presidente de produção e melhoria contínua é o responsável por
esta aprovação que é consolidada no marco técnico (12).
A partir da aprovação das instalações dos processos o diretor de produção e
melhoria contínua autoriza o início da produção seriada do automóvel que ocorre no
marco técnico (13).
No marco gerencial (IV) o presidente da organização autoriza o lançamento do
automóvel no mercado. Tem-se o abastecimento dos concessionários e o
acompanhamento dos volumes de vendas.
A produção seriada é monitorada pelos líderes setoriais, analistas e engenheiros de
processos que confirmam a estabilidade do processo aos supervisores de produção e
melhoria contínua. Com base nesta confirmação, estes supervisores comunicam os
gerentes funcionais de produção e melhoria contínua que aprovam a estabilidade do
processo (marco técnico 14) e a estabilidade da série (marco técnico 15).
185
Com a estabilidade do processo e da série são realizados os trabalhos de redução dos
tempos de ciclo. Os trabalhos são aprovados pelos supervisores de produção e
melhoria contínua (marco técnico 16) e os recursos de mão de obra para produção
são redimensionados (marco técnico 17).
Após o período determinado para a produção e venda do automóvel (produção
seriada PRS) se tem a descontinuação e a sua retirada do mercado. Esta decisão
ocorre no marco gerencial (V) e é realizada pelo presidente da organização.
Com o fim da produção do automóvel sobrevém a fase de revisão técnica. As
informações geradas durante a produção do automóvel são consolidadas em um
documento denominado de relatório de auxílio para novos produtos. A revisão
técnica se inicia no marco técnico (18) e é aprovada pelos supervisores
desenvolvimento do produto e do processo e de produção e melhoria contínua.
A partir dos quatro marcos gerenciais e dos 18 marcos técnicos apresentados é
possível obter uma idéia holística das principais decisões e do papel dos
responsáveis ao longo do PDP-Automotivo.
186
APÊNDICE D Modelo de questionário utilizado na pesquisa
201
APÊNDICE E Distribuição dos respondentes e das notas para todas as atividades
do questionário
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APÊNDICE F Identificação da necessidade de uso de protótipos de acordo com a
atividade do PDP-Automotivo
211
A tabela F1 mostra para a macrofase da estratégia do produto, as fases em que o uso
de protótipos se faz necessário.
Tabela F1 – Macrofase da estratégia do produto: fases em que o uso de protótipos se
faz necessário.
A tabela F2 mostra para a macrofase do desenvolvimento do produto e do processo,
as fases em que o uso de protótipos se faz necessário.
Estudo do mercado (EDM)
Posicionamento do produto (POP)
Monitoramento do mercado (MDM)
Lançamento do produto (LDP)
Legenda:
não necessita necessita
protótipomacrofase da estratégia do produto
212
Tabela F2 – Macrofase do desenvolvimento do produto e do processo: fases em que o
uso de protótipos se faz necessário.
A tabela F3 mostra para a macrofase da produção e melhoria contínua, as fases em
que o uso de protótipos se faz necessário.
Desenvolvimento do conceito (DDC)
Desenvolvimento do estilo (DDE)
Desenvolvimento dos módulos (DDM)
Testes e validação final (TVF)
Conceito do processo (CDP)
Infraestrutura (IFE)
Planejamento e preparação da produção (PPP)
Conceito do sistema de produção (CSP)
Tecnologia e automação do processo (TAP)
Testes das instalações (TDI)
Conceito logístico (CLG)
Dimensionamento e alocação de recursos (DAR)
Pré série de produção (PSP)
Início da produção seriada (IPS)
Legenda:
não necessita necessita
protótipomacrofase de desenvolvimento do produto e do processo
213
Tabela F3 – Macrofase da produção e melhoria contínua: fases em que o uso de
protótipos se faz necessário.
As tabelas F4, F5 e F6 mostram as atividades do PDP-Automotivo identificadas com
a necessidade ou não necessidade do uso de protótipos.
Estabilidade do processo (EDP)
Estabilidade da série (EDS)
Redução dos tempos de ciclo (RTC)
Redimensionamento e alocação de recursos (RAR)
Produção seriada (PRS)
Descontinuidade da série (DDS)
Revisão técnica (RVT)
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222
APÊNDICE G Modelo de questionário utilizado na pesquisa de validação das
diretrizes