O Método ‘Processo de Projeto com Foco na Solução’

Aplicado a Projetos Navais e de Plataformas

Richard David Schachter1, Antonio Carlos Fernandes2, Sdepan Bogosian Neto3, Carlos Gomes Jordani4, Gustavo Adolfo V. de Castro5

1 EP - UFRJ, 2 COPPE – UFRJ, 3 DEN – MB, 4 CENPES – Petrobras, 5 E&P - Petrobras

RESUMO O objetivo deste trabalho é o de descrever e discutir um método para organização do processo de projeto denominado ‘Projeto com Foco na Solução’. Este método foi criado e utilizado com sucesso para Embarcações de Alto Desempenho, Navios e Plataformas Oceânicas nos últimos dez anos com vantagens razoáveis. Foi inicialmente criado para contextos onde a decisão de que concepção adotar extrapola o uso (ou o conceito subliminar) da clássica espiral de projeto, sugerindo uma combinação de espirais com mapas morfológicos, uma vez que os processos de projeto de concepções concorrentes sejam completamente diferentes. As vantagens estão em termos de permitir a introdução de idéias criativas no processo de Projeto Preliminar, levando, eventualmente, a um produto inovador ou solução de projeto, estabelecendo uma clara seqüência de projeto e racionalizando: a busca de ferramentas e conhecimento, organização e classificação de atividades e de parâmetros (variáveis livres, restrições e especificações de desempenho), além do próprio processo de projeto. Neste trabalho o método de Projeto com Foco na Solução é descrito e comparado com alguns outros usuais, que normalmente se baseiam em estratégias com ‘foco no problema’ para sua resolução. É mostrado como o processo evolui de um cenário pré-estabelecido e especificação básica (briefing) ou especificação para uma Metodologia de Projeto. Isto é feito em sessões de brainstorming, usando sketches e fluxogramas interativos de projeto (similares a espirais), adaptados para este enfoque ou método. O objetivo é prover ao projetista meios de definir

rápida e eficientemente a configuração ótima do projeto, enquanto incorpora inovações a ele. Para permitir que se mostrem algumas características do enfoque, três diferentes exemplos de projetos previamente desenvolvidos são apresentados. Um para a viabilidade e concepção de uma Embarcação Rápida Submersível (híbrido de submarino e lancha patrulha), e outras duas para plataformas oceânicas, uma SPAR Buoy e um FPSO. O primeiro exemplo é mais completo e mostra comparações morfológicas detalhadas entre concepções diferentes, neste caso, de modos de sustentação. 1. Introdução Este trabalho apresenta um enfoque para organizar o Projeto Preliminar ou Conceitual, embora seja dirigido a projetistas com experiência em projeto, construção e alguns aspectos críticos de operação, de modo a permitir a criação de uma concepção confiável. Foi apresentado, com menos detalhes, em [1] e [2]. Este enfoque evoluiu de um sistema computacional de projeto anterior que foi criado baseado no uso da espiral de projeto, adaptado para um processo de projeto automatizado de otimização (Schachter [3]), para processar módulos de teoria em estágios preliminares do projeto, inter-relacionando-os. Para processar concepções diferentes, o usuário selecionava teoria relevante de projeto de uma biblioteca e os compilava na seqüência de projeto. Para esta prática foi criado um fluxograma interativo de projeto (e o procedimento para construí-lo) para controlar sua síntese.

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A prática de organizar o processo de projeto com o fluxograma interativo baseado na teoria

tradicional de projeto, e em alguns novos conceitos, resultou no método do Projeto com Foco na Solução. A mais forte motivação para criação do método foi a necessidade de procurar uma solução quando diferentes concepções e alternativas estavam sendo consideradas no problema de projeto. Isto implica em buscar soluções ou idéias inovadoras para a definição do produto, e não definir o produto primeiro e depois aperfeiçoa-lo. Os procedimentos desse enfoque estão estruturados em uma tentativa de ajudar resolver os conflitos que existem entre análise lógica e pensamento criativo no processo de projeto, em uma composição harmônica de ambos, no estágio mais cedo possível. O processo evolui de um cenário pré-estabelecido e de uma especificação básica ou geral para uma Metodologia de Projeto. Permite ao projetista atuar tanto na visão global e funcional do produto quanto nos seus componentes analíticos, sendo útil para identificar e extrair fatores de projeto e inter-relacioná-los. Embora a filosofia do método possa ser estendida para uma variação de cenários, num nível mais alto de análise de risco, os elementos apresentados aqui estão limitados a um cenário pré-estabelecido. Uma breve explicação do projeto tradicional é apresentada na Seção 3. O enfoque ou método é apresentado na Seção 4. 2. Espiral de Projeto e Mapas Morfológicos A racionalização da clássica Espiral de Projeto é o meio mais conhecido de representação da síntese do processo de projeto do navio. Fatores de projeto ou estágios podem ser organizados e seqüenciados, provendo um processo cíclico, onde dados desconhecidos previamente se tornam definidos à medida que fatores subseqüentes ficam resolvidos. Em projeto de navio compromissos (trade-offs) podem ser expressos geometricamente e isto constitui uma forte motivação artística do ponto de vista criativo. Com a espiral do projeto isto pode ser feito em conjunto com pensamento racional. Uma das razões de ser a espiral de projeto tão adequada para o projeto de navio é devida a características inerentes da forma do casco. Este contém, na sua concepção de projeto, os valores – e seu compromisso – de capacidade

de carga (volume), equilíbrio e estabilidade, resistência hidrodinâmica e manobrabilidade, capacidade de operar em ondas, área de convés para ergonomia, etc. totalmente dependentes entre si. Desta forma, à medida que o projeto prossegue ‘ao longo’ da espiral, as iterações e interações fazem a concepção evoluir e ‘amadurecer’, como se a forma do casco variasse durante seu processo. Devido a este fato, as ferramentas e os algoritmos de projeto são sempre os mesmos para todas as alternativas. Isto não é o caso para outros veículos, onde há certa independência de decisões de projeto de seus fatores. Em um avião, a fuselagem e as asas, por exemplo, podem ser modeladas com alguma independência para sustentação e arraste. É também o caso para um automóvel onde, diga-se, a forma da carroceria – como um compromisso entre volume interno, estética e aerodinâmica – e a suspensão são modelados para diferentes propósitos, e os resultados são mais fáceis de serem acoplados. Isso também é verdade para a escolha preliminar mais profunda de uma embarcação de alto desempenho (para o requerimento de altos números de Froude) para uma certa missão: pode surgir daí a escolha de um planador, um aerobarco, mono ou multi casco, um SWATH, um WIG, um aerodeslizador (ACV ou SES), todos os quais com concepções, teorias e seqüências de projeto completamente diferentes. Alguns casos são de natureza mais geral requerendo ao projetista retornar a outros métodos de engenharia onde Mapas Morfológicos, por exemplo, são mais adequados, devido a grande diferença de concepções, configurações e elementos envolvidos dentre as alternativas em consideração. Mapa Morfológico é uma técnica de projeto usada para projetar com alternativas diferentes, permitindo pontos de intercessão entre elas (Cross [4]). Isto também é o caso de muitas concepções de Plataformas Oceânicas, como por exemplo, a decisão de usar um FPSO, uma SS ou TLP, uma SPAR Buoy, etc. O fato da maioria delas serem ‘multi-corpos’ exige diferentes procedimentos (ou programas de computador) para definir a forma do casco, além de outras análises, diferentes para cada uma. A prática atual é de se designar diferentes grupos para cada concepção e analisar todos os projetos posteriormente. Por outro lado, o processo interativo e cíclico de projeto tornou-se tradicional e forjou a

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O estágio de Análise é subdividido em atividades:

maneira como engenheiros navais pensam, tem de fato muitas vantagens. Parece desejável manter-se o processo interativo cíclico da espiral de projeto quando é necessário, embora deva ser notado que as inter-relações dos fatores de projeto e sua seqüência não são explícitos nela.

1.1. Lista Randômica de Fatores: é para ser gerada de uma lista de idéias, em uma reunião, aplicadas a problemas ou aperfeiçoamentos do projeto do produto envolvido. 1.2. Classificação de Fatores: fatores são numerados e classificados em categorias, para organizar o processo de projeto. Tabelas de classificação são criadas.

Para poder auxiliar no processo, permitindo haver processos de projeto cíclicos e/ou não cíclicos e fazendo inter-relações de fatores e sua seqüência explícitos, um fluxograma de projeto interativo, semelhante a muitos existentes e à espiral de projeto, foi criado para síntese do projeto, incorporando as características requeridas para o método descrito aqui.

1.3. Fontes de Informação: toda informação coletada de passos anteriores, usando conhecimento existente, deve ser expandida para as necessidades identificadas e novos requerimentos. Bibliografia e pessoas experientes são então consultadas. 1.4. Interação entre Fatores: a interação entre fatores é estabelecida usando a Matriz de Interação de Jones.

3. Processo Tradicional de Projeto de Engenharia

1.5. Especificações de Desempenho (P-Specs): estes são finalmente gerados, separando problemas de projeto de soluções. Concordância deve ser obtida para estas especificações.

Muitos autores apresentaram trabalhos sobre processos de projeto, e é interessante analisar os pontos de concordância ou áreas comuns que existem quando se trata de organizar o processo. É como se existisse uma filosofia dominante, explicada com palavras diferentes incluindo idéias que complementam umas às outras, que a esta altura pode ser chamado de Processo Tradicional de Projeto de Engenharia. De acordo com Cross [4], existem Modelos Descritivos e Prescritivos. Para o Método com Foco na Solução apresentado aqui, o interesse é no segundo.

O estágio de Síntese é, por sua vez, subdividido como: 2.1. Pensamento Criativo: esta é a fase onde ocorre a sessão clássica de brainstorming. Deve ser notado que neste ponto o produto já foi definido, sendo o esforço aplicado para achar soluções possíveis e aperfeiçoamentos e isso leva às etapas seguintes. 2.2. Soluções Parciais: Este método permite chegar as diversas soluções parciais, para fornecer diversas alternativas de projeto a serem escolhidas.

Um modelo prescritivo importante é proposto por Jones [5], como meio de resolver o conflito que existe entre análise lógica e pensamento criativo. O modelo sugere um método para coordenar passagens de análise de problemas para busca de solução no processo. O modelo ou método se desenvolve em três estágios:

2.3. Limites: nesse estágio limites e restrições são identificados. 2.4. Soluções Combinadas: para combinações compatíveis. 2.5. Organização das Soluções. O estágio de Avaliação compreende a definição dos métodos de avaliação (critérios) para o projeto, assim como para predições de operação, fabricação e vendas.

1. Análise: listagem de todos os requerimentos de projetos e a redução destes a um conjunto completo de especificações de desempenho logicamente relacionados.

2. Síntese: encontrando soluções possíveis para cada especificação de desempenho e construindo a partir destes projetos completos com o maior compromisso possível.

Como pode ser visto, os principais estágios do processo de organização do projeto, Análise, Síntese e Avaliação, lidam com diferentes tipos de raciocínio para poder resolver a natureza dita mal-definida do projeto (Cross [4]) da necessidade de alternância entre a análise lógica (resoluções de problemas) e pensamento criativo (busca de soluções).

3. Avaliação: avaliando a precisão com o qual projetos alternativos cumprem os requerimentos de desempenho para operação, manufatura e vendas, antes que o projeto final seja selecionado.

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Executive Phase

Analytical Phase

ANALYSIS: Problem Systematic Exploration:

Rules, Inductive Reasoning (G>P)

SYNTHESIS: Focus on Functionality (solutions):

Deductive Reasoning (P>G)

BRAINSTORMING (2 sessions): Analysis <+> Synthesis

Morphological Charts

PRODUCT Definition

CONCEPT DESIGN

IInntteerraaccttiivvee FFlloowwcchhaarrtt (‘Spiral’) Design SOLUTIONS

Interaction Matrix (IM) DDeessiiggnn SSeeqquueennccee

ANALYSIS DDeessiiggnn FFaaccttoorrss, Groups CCllaassssiiffiiccaattiioonn ((FFVV,, RR,, PP,, CC)) IInntteerrrreellaattiioonnss (input /output) KKnnoowwlleeddggee OOrrggaanniizzaattiioonn

SYNTHESIS AAlltteerrnnaattiivveess

CCrreeaattiivvee TThhoouugghhttss Improvements and Mergers Partial /Combined Solutions

Specifications/Scenario

SSOOLLUUTTIIOONN--FFOOCCUUSSEEDD DDEESSIIGGNN (Problem-Solving by Synthesis)

T.E.F.S. PRODUCT

Alternative

SSkkeettcchhiinngg SOLUTIONPPrrooppoossiittiioonnss

ANALYSIS KKnnoowwlleeddggee OOrrggaanniizzaattiioonn [[oobbjjeeccttiivveess]] Design Factors, Classification Interaction Matrix (IM) P-Specs (P) [establish func/ requirements]

Creative Phase

Design Organization (Spiral)

CONCEPT DESIGN

Sketching Design SOLUTIONS (EVALUATION)

SYNTHESIS BRAINSTORMING

Partial /Combined Solutions [gen. alternatives] Limits and Constraints (R) {improvements}

PRODUCT Definition T.E.F.S.

Specifications/Scenario

TRADITIONAL DESIGN (Problem-Solving by Analysis)

Figura 1 – Comparação entre Processos de Projeto T.E.F.S.: Estudos de Viabilidade Técnica e Econômica

(EVTE)

FV: free variables; R: constraints; P: P-Specs; C: configurations

(see section 4.3)

Estes três estágios foram identificados, com variações, por diversos outros autores. Para Archer [6], por exemplo, elas são denominadas, respectivamente, fase Analítica, Criativa e Executiva. Ele cita que a primeira, dedicada a planejamento e coleta de dados, é a fase onde Raciocínio Indutivo é necessário. Isto é um tipo de raciocínio onde aspectos gerais devem ser subdivididos em particularidades, onde a observação e as medidas objetivas são requeridas. A Fase Criativa requer envolvimento, julgamento subjetivo, que são características do Raciocínio Dedutivo onde particularidades inspiram idéias do quadro geral, cenários, alternativas ou até inovações. Uma vez que as decisões cruciais estão tomadas, o processo de projeto continua com execução e avaliação, de volta a um estilo objetivo e descritivo.

Uma representação esquemática do Projeto Tradicional (Resolução de Problemas por Análise) é mostrada do lado esquerdo da Figura 1. Uma compilação resumida dos métodos descritos acima foi inserida nas fases apropriadas, de modo a ilustrar as linhas de raciocínio de cada um. É uma representação de como organizar e executar o processo de projeto. Provavelmente será identificada como similar à prática de muitos engenheiros navais. Como é uma racionalização geral é de se esperar que existam variações. Para os autores desse trabalho, mostra semelhança com muitos anos de sua prática em projetos conceituais de embarcações e é compatível com a pratica usada em escritórios de projeto de engenharia naval e estaleiros brasileiros. Deve-se observar na Figura 1 o momento em que a espiral de projeto é criada (se vier a ser feita) ou subliminarmente imaginada.

Cross [4] introduz um modelo simples descritivo em três estágios para o processo de projeto, com funções muito semelhantes em cada, como Geração, Avaliação e Comunicação. Em sua contribuição principal na publicação, Cross apresenta um processo de projeto em seis estágios, onde o leitor poderá identificar claramente a analogia com outros autores de projeto: Esclarecendo Objetivos; Estabelecendo Funções; Estabelecendo Requerimentos; Gerando Alternativas; Avaliando Alternativas e Melhorando Detalhes.

Como pode ser visto na Figura 1 e baseado nos modelos descritos acima, os raciocínios de resolução de problemas e de busca de soluções são feitos em fases separadas e o processo como um todo leva a definição do produto antes que as soluções sejam endereçadas. 4. Processo de Projeto com Foco na Solução O método de Projeto com Foco na Solução (Solution-Focused Design – SFD [1],[2]) adota

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uma combinação de procedimentos estabelecidos por Jones [5] e Cross [4], que buscam trazer o processo criativo para a fase de definição do produto, adaptado para o processo de projeto ao invés do produto definido. Isto acarreta em usar-se um processo de brainstorming para definir o produto, em vez de aperfeiçoá-lo, como é o caso do projeto tradicional (veja a Seção 3). Este procedimento permite a alternância de raciocínio indutivo para dedutivo na fase analítica do projeto, encontrando-se melhores correlações entre Especificações de Desempenho e Restrições, à medida em que novas idéias são geradas. Soluções de projeto são geradas para a definição do produto. Os croquis de projeto (‘bonecos’ ou sketches), usados no projeto naval para auxiliar no processo de projeto na busca de soluções, são trazidos para a etapa mais inicial também para ajudar a definir o produto (Figura 1). Estas idéias foram compostas ao se analisar muitas práticas adotadas em projetos passados pelos autores, quando muitas características deste método eram praticadas intuitivamente. Para aplicações mais recentes, em plataformas oceânicas, o método foi aplicado com sucesso para o projeto de TLPs por Almeida et al [7], para SPARs por Schachter et al [8] e Grove et al [9] e para um FPSO, por Castro [10] e Fernandes et al [11], além de uma embarcação híbrida de Patrulha Submersível, por Bogosian e Schachter [12]. A Metodologia de Projeto que pode resultar da aplicação deste método é representada por um Fluxograma Interativo do processo de projeto. Este tipo de fluxograma evoluiu do conceito da Espiral de Projeto e foi criado para ser adequado tanto a processos de projeto cíclicos quanto não cíclicos. 4.1 Conceito do Enfoque Uma das idéias que inspiraram a criação deste enfoque foram as conclusões de uma pesquisa de Lawson [13], que ajudou a esclarecer como combinar a experiência anterior dos autores com os métodos descritos na literatura. Segundo ele, tradicionalmente o processo de projeto de engenharia tem o seu foco no ‘problema’, em analogia com os métodos de pesquisa científica. Em um trabalho de pesquisa, Lawson conduziu experiências para a identificação de regras estruturais e a produção de resultados para uma dada

missão de projeto. O objetivo era comparar as maneiras como designers (arquitetos, no caso) e cientistas resolviam o mesmo problema de projeto. A evidência dos experimentos sugeriu que cientistas resolvem problemas por análise – explorando sistematicamente o problema, buscando regras básicas e soluções ótimas, enquanto que os designers resolvem problemas por síntese – sugerindo uma variedade de soluções possíveis até que uma satisfatória seja encontrada. Estas estratégias são definidas como “com foco no problema” (problem-focused) e “com foco na solução” (solution-focused), respectivamente. Cross menciona que as estratégias de resolução de problemas usadas pelos designers (com foco na solução) provavelmente refletem melhor a natureza dos problemas com os quais normalmente lidam. Estes problemas, que são por natureza ‘mal-definidos’ [4], não podem ser estabelecidos de forma suficientemente explícita para que soluções possam ser tiradas deles. Cabe lembrar que está-se referindo a projetos completamente inéditos. Especificações muito bem definidas e detalhadas, são na verdade, continuações de projetos já idealizados (e definidos), ou baseadas em experiência anterior de outros projetos semelhantes. O projetista tem que tomar a iniciativa em achar um ponto de partida e sugerir áreas de tentativa de soluções. ‘Solução’ e ‘Problema’ são desenvolvidos em paralelo, algumas vezes levando a uma redefinição criativa do problema ou a uma solução que se encontra fora das condições de contorno que foram assumidas como possíveis. As idéias mencionadas acima foram combinadas com as recomendações de Jones. Para ativar o processo e tentar estimular a criatividade das pessoas envolvidas no projeto, os processos de Análise e Síntese de Jones são feitos juntos, em duas sessões, após todos os participantes terem tomado algum tempo para considerar o projeto e possíveis soluções e tivessem produzido um sketching de suas idéias iniciais. Isto foi feito para permitir que propostas de solução com foco na funcionalidade global (foco na solução) ocorressem primeiro, ao contrário do que ocorre no método tradicional, onde soluções são encontradas no final do processo. Isto é tipicamente uma fase de Síntese, onde o Raciocínio Dedutivo é utilizado com algum

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Figura 2 – Sketchings da Embarcação Rápida Submersível (Seção 5.1)

unidades) que são ou contém em sua concepção proposições de solução (Figura 1).

grau de tentativa e erro para exercitar a criatividade.

Esta atividade deve ser vista como uma incumbência de projeto. Os sketches devem ser pensados ‘com foco na solução’, i.e., com foco na funcionalidade global, como uma coleção de soluções, apontando a análise necessária a cada item e devem ser os mais completos possível, algumas vezes como um conjunto de desenhos e anotações.

Para validar as soluções ou idéias propostas assim colocadas, alguns de seus detalhes e inter-relações entre seus fatores de projeto precisam ser explicitadas e analisadas. Neste estágio o Raciocínio Indutivo passa a ser assumido, com uma postura analítica e uma mentalidade de otimização. Para auxiliar neste processo, um Fluxograma Interativo de Projeto, anteriormente derivado da Espiral de Projeto e criado para processar rotinas de arquitetura naval em processo automatizado, usando técnicas de otimização (Keane et al. [14]), foi adaptado para ser utilizado no método.

Os sketches sugeridos para este método são similares àqueles usados por designers e arquitetos: podem ser um desenho abstrato de uma embarcação, combinada com frases escritas, setas encurvadas e rabiscos sugerindo movimento que passam uma idéia sem nem ao menos precisarem ser uma forma definida de casco. Em tais exercícios, a interdependência de fatores como, e.g., o Arranjo Geral (visto como um depositário de idéias e usado para lembrar de todos os equipamentos principais) e a Forma do Casco se torna mais explícita, permitindo correções e ajustes, mas sugerindo idéias a serem trazidas para as sessões de brainstorming para as quais eles foram criados. Na Figura 2 estão mostrados sketches de alguns participantes do projeto descrito na Sessão 5.2.

Para a classificação dos fatores de projeto como Variáveis Livres, Especificações de Desempenho, Restrições, etc., e suas inter-relações, uma analogia com conceitos de otimização também é feita (veja detalhes na Seção 4.3). 4.2 Descrição da Aplicação do Método 4.2.1 Sketching como Proposição de Soluções

A partir de Especificações, Especificação Básica (brief) ou algumas vezes uma análise de cenário de um sistema de unidades (como em projetos da Petrobrás), os participantes do grupo de projeto desenvolvem sketches de produtos (ou um sistema com diversas

4.2.2 Sessões de Brainstorming Duas sessões são realizadas. A primeira é para a introdução das idéias conceituais ou

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alternativas de produto (Figura 1), mas é dominantemente analítica. Em um intervalo silencioso de aproximadamente 20 minutos, cada participante resume em uma frase sua proposta de concepção e cria uma lista aleatória dos fatores de projeto que a compõe. Fatores de Projeto são definidos neste método como mostrado na Sessão 4.3: atividades de projeto como definição da geometria, movimentos, análise estrutural, estabilidade, compartimentação, ancoragem, meios de transporte e instalação, resistência, propulsão, etc. A lista é feita de maneira randômica à medida que cada fator vem à cabeça. Para esta sessão usam-se folhas de papel A4, com a frase definindo a concepção no topo e cada fator de projeto colocado de forma curta e simples, com algumas linhas de espaço entre eles, deixando uma pequena margem à esquerda. Logo a seguir, cada membro do grupo, por sua vez, lê sua definição de concepção em um fator de projeto. Como em qualquer seção brainstorming, as idéias não devem ser criticadas e a viabilidade não deve ser questionada: o curso natural do processo expurgará naturalmente as idéias inviáveis. Muito pelo contrário, os outros membros devem tentar dar sugestões e construir em cima destas idéias. As sugestões devem ser todas anotadas. A seguir, o primeiro fator de projeto desta proposta é lido. Nesse ponto, o grupo define um conjunto de conformações analíticas para o fator. Isso é feito para este e cada fator subseqüente, no contexto de sua própria concepção: i) classificação análoga a otimização (veja seção 4.3); se é uma variável livre, uma restrição, uma especificação de desempenho, uma configuração, etc. ii) grupo disciplinar (ou outro grupo conveniente): algumas vezes isto é útil, como no caso da criação de grupos de trabalho; iii) inter-relações (veja seção 4.3): Iterações – input e output para cada fator de projeto (“o que é requerido para ....”, “o que é provido por ....”) e Interações – “no caso de falha de critério ou necessidade de maximizar /minimizar, o que deve ser mudado?”. Esses pensamentos ajudam a achar ligação entre os

Fatores de Projeto inter-relacionados pelo seu input e output. iv) Interdependência de Fatores de Projeto: aqueles que provêem os input e aqueles dependentes dos output. v) Ferramentas de Projeto e Conhecimento Requerido para um fator. É recomendada pesquisa intensiva, mas apenas após terminada a fase criativa. Toda essa informação é então escrita abaixo de cada fator de projeto na lista e numerada (inicialmente de forma seqüencial da lista randômica) na margem esquerda para todos os membros que tenham o mesmo fator na sua própria lista. Se o mesmo fator tem uma classificação diferente em outra concepção, isto será resolvido quando aquela for apresentada. O processo continua para as propostas seguintes, mas os fatores de projeto já analisados não precisam ser repetidos, passando-se para o fator seguinte da lista, a menos que seja caso de classificação diferente. Após todas as propostas serem apresentadas, a seção continua até que todos os fatores sejam analisados. A prática tem mostrado que esse tipo de processo, alternando-se entre o que é pensamento criativo e análise lógica estimula a criatividade dos membros do grupo, ajudando a trazer soluções técnicas para a discussão. Especificações de desempenho e modos de falha (restrições) podem ser confrontados e colocados em contexto, como compromissos de projeto (trade-offs). Limites requeridos e seus critérios serão anotados para seleção, ou estabelecidos. Isto deve esclarecer os objetivos e os requerimentos de desempenho podem ser mais precisamente especificados para as idéias geradas. Neste ponto, algumas melhorias de idéias surgem, assim como fusões de propostas, algumas vezes em uma solução diferente combinando algumas das expostas. Isso também reduz o número de propostas, algumas vezes a uma solução ao mesmo tempo criativa e lógica. A segunda e última seção é de um brainstorming tradicional, similar aqueles propostos por Cross [4] e Jones [5], usando pequenos cartões separados. Deve ser feita

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logo após a primeira. Essa sessão é usada para aperfeiçoar e viabilizar as soluções que foram encontradas através do projeto e para preencher a falta de fatores que ainda não tinham sido previstos. Essa sessão pode levara a uma solução final ou a um pequeno conjunto de alternativas ainda a serem validadas. No segundo caso, projetos paralelos devem ser executados, algumas vezes com o uso de Mapas Morfológicos. 4.2.3. Processo de Organização do Projeto Os dados resultantes são então compilados e reordenados na construção de uma Matriz de Interação e um Fluxograma Interativo de Projeto (veja Seção 4.4), onde a seqüência de projeto e todas as iterações e interações – funções, sua classificação e fluxos de dados – serão confirmados. A partir deste processo de organização de projeto e das idéias relevantes da discussão, uma Metodologia de Projeto pode ser desenvolvida, baseada em fatores de projeto cuja intenção é relacionar da melhor maneira possível fenômenos e características diretamente envolvidas com o dimensionamento do produto, provendo sua seqüência lógica (incluindo atividades paralelas). O objetivo do método é também prover o projetista com meios rápidos e eficientes de executar o projeto. O Fluxograma Interativo obtido representa a síntese do Projeto Conceitual, com fatores de projeto e sua seqüência explicitados. Notou-se que para alguns projetos o processo permite que se defina a seqüência do Projeto Básico. Nesses casos, as atividades do Projeto Conceitual podem ser destacadas no fluxograma, para sua aplicação. 4.3. Premissas e Definições O processo de Projeto com Foco na Solução é baseado nos seguintes premissas: 1. Definição de Fatores de Projeto: Fatores de Projeto são definidos como atividades de projeto de natureza específica ou separada, como disciplinas ou importantes tomadas de decisão baseadas em critérios, cujos valores calculados ou decisões tomadas sobre eles podem mudar o curso do projeto. Assim como: definição da forma, estabilidade, resistência, propulsão, arranjo geral, definição estrutural, etc. São tratados como análogos a um Módulo de Teoria de projeto ou um

algoritmo específico em um modelo matemático de otimização. 2. Classificação de Fatores de Projeto: Os Fatores de Projeto são classificados no processo de projeto de forma análoga a da otimização. Embora modelos matemáticos de otimização não sejam aplicados nesse processo, uma filosofia de otimização é necessária para construir o fluxograma interativo e para definir as Especificações de Desempenho (P–Specs), assim como os limites e restrições, de modo a lidar com eles de forma apropriada e para encontrar o melhor compromisso possível de projeto que irá satisfazer os requerimentos. Nesse método uma Variável Livre é um fator contendo parâmetros de entrada e/ou iniciais modificáveis. Como exemplo, Características Principais são Variáveis Livres, porque contêm parâmetros iniciais, alguns dos quais não modificáveis de sua especificação e alguns que se iniciam com um certo valor especificado e mudam dentro de faixas ao longo do processo cíclico de projeto (e.g., comprimento molhado, boca e coeficientes de forma). Outro exemplo de ‘variável livre’ é o Estado de Mar de projeto, com parâmetros do tipo altura significativa de onda e comprimento de onda ou período de onda. As Variáveis Dependentes são os valores numéricos ou parâmetros dos fatores de projeto, dos quais só é importante no método classificar três: Fatores de Desempenho (P), Fatores de Restrição (R) e Configurações (C). Existem outros fatores que são de natureza Funcional (F) no projeto, como Características Hidrostáticas, Curvas Cruzadas, etc.: São fundamentais para o projeto, mas seus resultados não requerem análise. Os Fatores de Desempenho (P) são aqueles em que seus parâmetros devem ser minimizados ou maximizados, como a Função Objetivo de métodos de otimização ou dos chamados múltiplos objetivos em recentes publicações, como e.g., custo, resistência ou potência instalada ou onde há necessidade de otimização localizada, e.g., propulsão. Fatores de Restrição (R) são aqueles de natureza restritiva e seus parâmetros resultantes devem estar acima ou abaixo de certos limites (“maior que”, “não mais que”), tais como estabilidade, volume de carga, etc. Esse tipo de fator requer o uso de critérios estabelecidos ou da criação de novos, caso

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não existam ainda. No contexto de projeto é sabido que seus fatores são naturalmente conflitantes entre si e que a otimização entre eles tende a levar a um melhor compromisso. O exemplo mais comum é o conflito entre resistência mínima e estabilidade para cascos esbeltos. Dependendo do projeto alguns fatores podem ter diferentes classificações. Considerando o Comportamento em Ondas, por exemplo, se o projeto é de um navio convencional ou de uma plataforma oceânica, esse fator será restritivo. O Comportamento em Ondas de um navio convencional é normalmente avaliado no final do projeto e se seus movimentos e acelerações não são aceitáveis para o critério, o projeto (forma, massas, centros) é reciclado. Para o projeto de uma plataforma oceânica a definição da relação air gap/calado deve ser considerada no início, como uma função do Estado de Mar, mas a análise de movimentos, dependendo do tipo de plataforma, é feita no final, quando a forma e as massas e centros estão mais bem definidas. Por outro lado, se o projeto for de um Fast Attack Craft para melhor comportamento em ondas, o ângulo de pé-de-caverna, o centro de gravidade, etc., serão definidos para o desempenho de movimentos mínimos. Nesse caso, o Comportamento em Ondas será calculado em uma fase inicial, interagindo com a definição da forma do casco e com a avaliação do equilíbrio dinâmico e será um fator de Desempenho (P). Finalmente, há o Fator de Configuração (C). Este é um fator de projeto que requer julgamento humano para decisões de projeto no processo. Estes fatores são aplicados para o Arranjo Geral, muitos outros arranjos e alguns aspectos da forma do casco, através da análise do Plano de Linhas, que envolvem proporções, estética, ergonomia, etc. Embora muitas tentativas tenham sido feitas para automatizar estes processos, ainda é usual utilizar-se análise humana para eles. 3. Inter-relações: Iterações e Interações. Na forma definida para o método, cada Fator de Projeto requer parâmetros de input a serem executados e seus resultados (parâmetros de output) serão, por sua vez uns parâmetros de input, que combinado com outros, permitirão executar a próxima tarefa ou Fator de Projeto. A identificação desses parâmetros de input e output vai definir as linhas de seqüência iniciais de iteração. Atividades paralelas e seus pontos de partida também ficarão

esclarecidos. Isso leva ao estabelecimento da interdependência dos Fatores de Projeto, e em um grupo de discussão ajudará a identificar atividades ou ligações intermediárias que eram desconhecidas ou foram esquecidas originalmente, vão trazer à tona o esclarecimento dos objetivos do projeto, gerar idéias, criar divisões de grupos de trabalho para atividades paralelas e disparar a busca por conhecimento e ferramentas matemáticas para executar cada Fator de Projeto. Quando o Fator de Projeto classificado como Restrição é analisado, o output será, além dos dados para reportar, uma situação “passar - não passar”. Isto é uma análise típica de ‘Modo de Falha’. Os Fatores de Projeto que precisam ser revisados para corrigir a falha são então identificados e as linhas de interação são criadas. Neste método as linhas de interação podem seguir uma hierarquia no Fluxograma Interativo de Projeto, feitos curtos (blocos de Fator de Projeto mais próximos) ou longos (mais distantes), dependendo que ação corretiva deve ser tomada primeiro. Por exemplo, se os cálculos da Estabilidade Intacta indicarem uma falha no critério, a interação mais curta (e primeira) pode ser para o Fator de Peso Leve (identificar elementos em fatores de Estruturas ou Equipamentos para baixar o KG) até o mais distante (e radical), Forma do Casco (mudar a forma), passando por distâncias intermediárias, como na avaliação dos fatores de Condições de Carregamento e Compartimentação. As linhas de interação também são identificadas para Fatores de Desempenho. Para Resistência, e.g., os resultados de resistência total, esteira e fator de redução de empuxo, a serem minimizados ou modificados vão gerar uma linha interativa de volta ao fator de Forma do Casco. No Fluxograma Interativo de Projeto os Fatores de Desempenho e Restrição são terminais (“pontas de galho”), o que facilita identificar por inspeção as múltiplas funções objetivo e modos de falha, além, é claro, dos fatores estabelecidos de projeto, cada um em um bloco separado. 4.4. Fluxograma Interativo de Projeto O Fluxograma Interativo de Projeto é semelhante a muitos existentes e a espiral de projeto, mas foi criado para poder incorporar as características requeridas para o método descrito aqui. Ele pode ser usado tanto para processos cíclicos de mesmos procedimentos como para processos não cíclicos. Um

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- Iterations: full lines - Interactions: dashed lines

Figura 3 – Fluxograma Interativo – Idealização genérica para navios mercantes, de uso exclusivo para aulas e propósitos acadêmicos

Main Dims. Cargo R&E Speed Seastate

Mission / Transport Type Route / Feasibility

Light Weight & CG

Freeboard

Auxiliary - Generators,

CONSUMABLES

Machinery Equipment

Piping - Fire fighting Air Conditioning, etc.

Life Saving-Winches

Hatches-Cranes

Deck and Hull Equipment

Anchors-Bollards Gangways-Piping, etc.

Turning force

Maneuverability, Rudders (R)

Directional Stability Rudders (geom.,torque)

Piping/Joiner/Outfitting Deck-Accommodations

G.A.: General Arrangement (C)

Ergonomics-Life Saving Fire F. - Visibility - Lights

Loading Conditions (C,R)

Departure-Arrival Ballast-Loaded-Critical

Compartments (C,R)

Cargo type- Segregation Stowage Factor /Angle

Cross Curves - Bonjean

Hydrostatic Table

Hydrostatics (F)

G.A. – Transport Matrix

ENGINES SELECTION

Engine Room (C)

Pump Rm–Rudder Stock Openings /Accesses

Structural Design (C,R)

t,s – S.A. - Steel Distrib. M.S. –S.M.- BM & SF

Peaks-Eng.Rm-Tanks Frames-Longitudinals

E.O.M. - Motions / Accel.

Seakeeping (R/P)

Seakeeping Events Human Tolerance Crit.

Prop. System (shafts) Series (Kt,Kq,J) - Cavit.

Propulsion System (P)

Hull/ Engine/ Propeller Propeller / Red. Gear

Parameters– Sist. Series

Hull Form (C)

Similar – Comp. Geom. Lines Plan - Offsets

Series - Estimates

Resistance (P) Propulsive Power

Statistical / Theoretical Towing Tank (Rt, w, t)

GZ- θ - FSurf. – Criteria

Trim & Stability (R)

Intact - Damaged Consumption Sequence

exemplo geral usado apenas para apresentações acadêmicas do projeto de um navio convencional (Schachter [15]), pode ser visto na Figura 3. As Figuras 5, 8 e 9 mostram os Fluxogramas Interativos dos exemplos de projeto apresentados.

usado para mostrar o fluxo de parâmetros de projeto de uma atividade para outra, estabelecendo a seqüência de projeto, com ajuda da Matriz de Interação. Uma vez que o fluxograma interativo de projeto é concluído, fica muito fácil verbaliza-lo em uma Metodologia de Projeto para aquele produto.

Cada bloco representa um Fator de Projeto. As linhas cheias são iterações e as linhas tracejadas interações. O fluxograma deve ser construído durante o processo de Projeto com Foco na Solução, ver Figura 1, após as sessões de brainstorming, onde os conflitos entre análise de problemas e busca de soluções ficam razoavelmente resolvidos.

No caso de concepções diferentes, aqueles que requerem mapas morfológicos para o planejamento do projeto, se um fluxograma interativo de projeto for feito para cada um, estes podem ser fundidos para as atividades comuns de projeto, ou algoritmos. Isso resultará na completa visualização do projeto e todas as suas alternativas, permitindo a otimização de atividades e eventualmente alguma conquista inovadora: algumas combinações de concepções. Um exemplo disso é mostrado na Figura 5.

Uma das principais diferenças entre o Fluxograma Interativo de Projeto e a Espiral de Projeto é que no primeiro, as iterações e as interações são feitos de forma explícita, o que não é o caso do segundo. Isso facilita seu processo de construção, ajuda o processo de raciocínio, por lembrar de ligações esquecidas ou atividades intermediárias e facilita a divisão em grupos de trabalho, mostrando os pontos de correlação entre eles. Também pode ser

5. Exemplos de Projeto Três exemplos de projetos de trabalhos anteriores são apresentados para ilustração a aplicação do método. Não há intenção de

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apresentar seus projetos conceituais aqui, que estão mostrados em outras publicações. Apenas as descrições resumidas dos projetos e seus Fluxogramas Interativos de Projeto estão mostrados, de modo a permitir comparações entre seus métodos de projeto. O exemplo da Embarcação Rápida Submersível (5.1) é um híbrido de submarino e navio-patrulha, é o mais completo, sendo, portanto, o melhor para ilustrar completamente o método. Era um caso de Projeto Conceitual envolvendo a investigação de concepções completamente diferentes, com seqüências de projetos diferentes, além do fato que foi desenvolvido sem que existisse nenhum semelhante anterior. A combinação de fluxogramas de projeto (ou ‘espirais’) com mapas morfológicos precisaram ser aplicados para se achar uma concepção inédita viável para uma missão completamente nova. A partir desta e de outras experiências com projetos de navios, foi possível desenvolver plataformas oceânicas, como de uma TLP em 2001 e uma Spar Buoy do exemplo 5.2. Para o projeto da Spar não foi necessário utilizar-se formalmente mapas morfológicos, porque todas as concepções envolvidas estão em constante desenvolvimento por diversas áreas da Petrobrás e.g., a Planta de Processamento e muitos outros equipamentos são padronizados e muitos fatores de projetos já estão de certa forma otimizados para especificações similares ou iguais em outros projetos. Mesmo assim, para uma análise comparativa de todas as concepções – com consultas variando de estudos de viabilidade técnica e econômica até o nível de suas seqüências e cálculos de fatores de projeto – foi necessário adotar-se um estilo morfológico (qualitativo) e dentro da prática do Projeto com Foco na Solução. Finalmente, um projeto de um FPSO é brevemente mostrado. Nesse caso, a aplicação do método do Projeto com Foco na Solução permitiu a identificação de algumas características fundamentais do projeto, cumprindo uma das proposições do método, que é de identificar fatores de projeto e sequenciá-los adequadamente. 5.1 Embarcação Rápida Submersível Esse projeto é de um híbrido de pequeno submarino (SSC) e um navio-patrulha, especialmente projetado para defesa de costa, como uma proposição do trabalho de

pesquisa de doutorado da UFRJ [16], para Marinha do Brasil. Estudos de viabilidade incluindo um resumo do projeto conceitual estão apresentadas por Bogosian e Schachter [12]. O processo de organização do projeto desta concepção foi inteiramente desenvolvido com o método de Projeto com Foco na Solução. Esse exemplo é típico para mostrar como este método permite que alternativas de projeto sejam levadas a efeito em paralelo, pelo mesmo grupo, alternando pensamento criativo e análise lógica. A especificação básica foi para cumprir a missão estabelecida de função combinada de alguns submarinos e todos navios-patrulha, específica para defesa da costa, além de: pequenas dimensões e tripulação, baixo custo, baixa silhueta radar, altas velocidade e manobrabilidade e bom comportamento em ondas quando flutuando, velocidade máxima quando submerso, quatro lançadores de torpedo não recarregáveis em alto mar, armamento de superfície, mínima manutenção em operação, capacidade para operar a 200m de profundidade e de assentar-se no fundo do mar e baixa autonomia e raio de ação, uma vez que as operações estão limitadas à plataforma continental. Nenhum modo de sustentação foi pré-estabelecido. Foram feitos sketchings de algumas propostas de solução (Figura 2), focados na funcionalidade global e trazidos para as sessões de brainstorming. Estas variaram de cascos de deslocamento, planadores (um monocasco e um trimarã, ‘Jamanta’) e concepções de semi-planeio, até um SWATH (Delta Ship) e um aerobarco. Todas as alternativas foram discutidas e aperfeiçoadas, tiveram seus fatores e seqüências de projeto organizados e foram incluídas em um mapa morfológico como mostrado na Tabela 1. A primeira coluna da Tabela 1 contém Sub-Funções ou Características. A primeira linha contém Propostas de Solução. As Propostas de Solução, que são concepções básicas, são numeradas. Cada linha subseqüente contém os ‘meios’ de alcançar a Sub-Função ou Característica. Por exemplo, o Material do Casco (Característica para o fator Topologia Estrutural da Figura 5) pode ser (o ‘meio’) Aço, Alumínio, Compósito ou Combinações dos anteriores. O Aço foi tentado para as concepções ‘Jamanta’ (1) e para o Delta Ship

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Tabela 1 – Mapa Morfológico para o projeto do Submersível

Soluções Propostas 1 ‘Jamanta’ 2 Monocasco planador 3 ‘Delta Ship’ 4 Semi-planeio 5 Aerobarco TTiippoo ddee CCoonncceeppççããoo DDeessllooccaammeennttoo PPllaannaaddoorr (1,2) SSWWAATTHH (3) SSeemmii--ppllaanneeiioo (4) AAeerroobbaarrccoo (5) Modo de Sustentação Deslocamento (3,4) Planador (1,2) Planador+ Fólios (2) Fólios (5) Configuração Monocascol (2,4,5) Multicasco (1,3) Comp. em Ondas (Sup) Forma do Casco (1,2,4) Fólios (2,5) Forma deTorpedo (3) Motores Principais D-E (1,3,5) G.T.-elétrico (2,4) G.T.–D-E (2,4) Stirling (A.I.P.) CélulasComb. (A.I.P.) Propulsão Prop.+CxRed (td) Pods Elétricos (4) Hidrojato (2,4) Hidrojato+CxRed (2,4) Manobrabilidade Lemes (todos) Pods (4) Difusores (2,4) Z Drive (5) Material do Casco Aço (1,3) Alumínio (5) Compósitos (2,4) Combinações (2,4) Energia Elétrica CélulasComb. (2,4) Baterias + Ger. (todos) Manutenção Principal Base (todos) Alto Mar Sobrevivência Módulo Ejeção (2,3,4) LocalizaçãoProtetora (1) D.S.R.V. Estabil. Direcional (Sub) Forma do Casco (2,4) Fólios (3) Forma + Fólios (1,2,4) Submersão / Emersão Lastro (2,3,4) Fólios (1) Lastro + Fólios (2,4) Modos de Falha Críticos de cada concepção (• para todos)

1 falta de reserva deflutuabilidade

2 espiral divergente de peso/potência: equilíbrio

dinâmico

3 silhueta radar e estab. direcional ruims, vortices

• 4 controle de peso; menos baterias; miniaturização

5 ‘square-cube law’: fólios muito grandes

Nomenclatura: D-E – diesel-elétrico; G.T. – turbina a gás; Prop. – propulsor; CxRed – caixa redutora; Ger. – genedores; td - todos A.I.P. – Air Independent Propulsion; D.S.R.V. - Deep Searching and Rescue Vehicle; Sup – superfície; Sub – submerso

(3), Alumínio para o Aerobarco (5) e Compósitos e Combinações para as concepções Casco Planador (2) e Semi-Planeio. A melhor solução, que foi adotada, foi para a concepção de Semi-Planeio (4) e está marcada em cinza e numerada em negrito. Todas as outras concepções falharam devido a modos de falha resumidas na parte de baixo da Tabela 1. Os modos de falha da concepção de Semi-Planeio (4) foram comuns a todos, mas resolvidos com sucesso para esta concepção. Um Fluxograma Interativo de Projeto fundindo as três alternativas de maior sucesso está mostrado na Figura 5. Deve-se notar que o método permite que se identifique caminhos críticos do modo de falha.

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Figura 4 - Plano de Balizas do Submersível A concepção de Semi-Planeio atendeu a todos os requerimentos devido à idéia inovadora de se ter uma grande reserva de flutuação fora do casco resistente (Figura 4).

A Metodologia do Projeto Conceitual foi seguida em todos os estágios, resultando em uma embarcação de 252t, 36.9m de comprimento, 6.9m de boca e 4.0m de pontal, com 2.0m de calado e 22 nós de velocidade na superfície, Figura 6. O projeto dessa concepção também teve caminhos críticos, muito dos quais foram resolvidos incorporando algumas idéias das outras.

Figura 5 – Submersível – Fluxograma Interativo do Projeto de 3 versões: Semi-Planeio (todos fatores, exceto (A)), Monocasco Planador (todos fatores) e Delta Ship – SWATH (todos fatores, exceto (A) e (B)) - R&E: range and endurance

Seakeeping (B)

HULL FORM Hydrostatics

Cross C-Bonjean

Vortices

Structural Topology

Compartments Pressure Hull

Armament

Life Saving Light Weight & CG

General Arrangement

Loading Conditions

Auxiliaries Main Electric Generator

Equilibrium Polygon

Trim & Stability

Dynamic Equilibrium

(A)

Electric-submerged

Main Engines Gas Turbines

surface

submerged

Maneuverability Directional Stability

surface

submerged

Propulsion

surface

s

Resistance

surfaceubmerged

submerged

Depth Seastate Speed, R&E surface

Dynamic Lift & Center of Press.

Dimensions

Mission (Scenario)

Figura 6 - Perfil e Plano do Submersível

5.2 SPAR Buoy de Armazenamento para Águas Profundas Este projeto (Schachter et al [8]) foi para aplicação da Fase II da Petrobrás no campo de Marlim Sul, Brasil, para uma profundidade de 1250 m, Grau API 18 (Marlim), Produção de Óleo de 150.000 bdp, Armazenamento de Óleo de 1.000.000 de barris, Tempo de Enchimento de Tanques de 6 dias, Tempo de Offloading de 1 dia e Número de Poços de 18 de completação seca mais 5 poços satétile. O projeto foi para um sistema flutuante integrado que contemplasse perfuração, produção (planta) e armazenamento e para ser viável técnica e economicamente para águas profundas.

2x13,8m

2x12m

16m

13,4m

Armazenagem

Hard Tanks

LP=237 m

156 m

T = 224 m

Lastro

Lastro fixo

O método de Projeto com Foco na Solução foi aplicado para o projeto, onde uma análise comparativa entre concepções foi levado a efeito em um estilo morfológico: FPDSOs, SPARs de armazenamento, assim como FPSOs, Semi-Submersíveis, SPARs Clássicas e TLPs com sistemas de suporte foram analisados com características tais como Capacidade de Armazenamento, Custos de Construção, Regulamentos para novas plataformas, Capacidade de Perfuração, Completação Seca, Área de Convés da Planta, possibilidade de Transporte Completo, Movimentos, Fundeio e Posicionamento Dinâmico, etc. Os estudos de viabilidade que levaram a escolha da Spar Buoy de Armazenamento para o novo cenário levaram em consideração diversas características e adaptações possíveis dos tipos existentes de plataforma

assim como dos sistemas de suporte ao redor delas em uma análise comparativa, como resumido na Tabela 2. Tabela 2 – Análise Comparativa Morfológica (Qualitativa) de Concepções de Plataformas

FPSO FPDSO Spar Spar Clássica

SS TLP

Armazena sim sim sim não não não Construção $$$ $$$ $ $ $$ $$ Perfuração não sim sim sim sim sim

Completação molhada molhada seca seca molhada seca Area convés melhor melhor média média boa boa Instalação não não sim sim não algumas

Movimentos médios médios bons bons bons bons DP sim sim não não algumas não

Estabilidade média média média média melhor média Linhas Sub. E E C C E C

Sistemas de Suporte

perfuração - - FSO FSO FSO

Nota: as melhores características estão em cinza Nomenclatura: DP: posicionamento dinâmico; $: custo (alto, médio, baixo); E: espalhadas; C: concentradas Figura 7 – Configuração geral da SPAR

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No processo de projeto requerimentos inovadores foram identificados e levados em consideração. As duas mais significativas foram para minimizar as vibrações induzidas por vórtices (VIV) e para gerar estudos de viabilidade alternativos para a instalação dos conveses na locação.

O processo de Projeto Conceitual resultou numa SPAR Buoy de Armazenamento de 98.000 t., como diâmetro de 54m e um comprimento de 237m, com um dispositivo de porosidade para minimizar as vibrações induzidas por vórtices (Figura 7).

Figura 8 – Fluxograma Interativo do Projeto Básico da SPAR Buoy (Projeto Preliminar em negrito) 5.3 FPSO Nativo Pelo menos para condições ambientais mais suaves, os FPSO baseados em cascos de VLCCs (Very Large Crude Carriers) tem-se tornado uma alternativa de plataforma oceânica. Sua capacidade de armazenamento adiciona flexibilidade e as dificuldades offloading ficam bem resolvidas. A tendência é tão forte que os cascos de VLCCs disponíveis para conversão estão se tornando raros e a construção de novas unidades especialmente projetadas como FPSOs (Nativos, ou newly built) estão muito em demanda.

Figura 9 – Fluxograma Interativo de um FPSO Nativo (notar a SEQÜÊNCIA NUMERADA)

15. Directional Stability

1. Design Basis Project

Field Data (Proc. Plant)

Storage & Offloading

Environmental Data & Site

16. Positioning System

13. Seakeeping

11. Loading Conditions

3. Main Dimensions/

Hull Characteristics

5. Receiving System

2. Storage Capability

6. Process Plant

7. Offloading System

4. Hydrostatics

C

8. General Arrangement

9. Structural Calculation

14. Loads in the Risers

12. Trim and Stability

10. Light Weight - CG

Acom./ Seg.

Iterações Princ.Interações

Dimensões Principais

. P.de Processo

Equipamentos

Risers

e Estabilidad

Complet. Seca Arranjo

Geral

a Estrutur

Ancoragem

Movimentos

Compartim.

EVTE

Perfuração

e Transport Uprighting Deck mating

Controle de Peso

Tipos de Plataforma

Dados Ambientai s

Cenário

Figura 10a –Análise paramétrica: GM=f(B/t, L/B)

Figura 10b – Período de Roll =f(B/T, L/B) Castro [10] enfrentou o problema de projeto de FPSOs Nativos de forma interativa e usou o enfoque do Projeto com Foco na Solução para chegar a soluções interessantes, incluindo uma calibração permanente de banda sem o uso de operações de lastro (Fernandes et al [11]). O fluxograma do processo de projeto proposto como em Castro [10] é mostrado na Figura 9. Isto levou ao desenvolvimento de um programa completo de computador que produziu resultados muito rápidos para estudos paramétricos. Amostras estão apresentadas nas Figuras 10a e 10b [11]. Esses são resultados típicos que ajudaram na definição das faixas de aplicação do projeto.

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6. Conclusões Um método para organização do processo de projeto foi apresentado. Este método, denominado processo de Projeto com Foco na Solução, é uma proposta para contribuir para a Metodologia de Projeto, para auxiliar e dar suporte a processos de projeto de engenharia naval para novos produtos, quando diferentes concepções estão sendo consideradas, requerendo mais de uma ‘idealização da espiral de projeto’. Foi fornecido um método com diversos procedimentos que permitem trazer para dentro do processo de projeto propostas de solução com foco na funcionalidade global, como feito por arquitetos e designers, e para permitir ao grupo de projeto alternar entre pensamento criativo e análise lógica, eventualmente levando a novos produtos ou idéias, ao mesmo tempo em que todos os aspectos analíticos do projeto são controlados e sequenciados. Nesse processo o produto é definido a partir de idéias propostas e não como é feito usualmente, aplicando processo criativo para melhorar um produto já definido. Um Fluxograma Interativo de Projeto, adaptado para o método, permite que se tornem explícitas todas as inter-relações de fatores de projeto e ajuda a criar grupos de projeto para diferentes especialidades, ao mesmo tempo em que todas as diferentes concepções podem ser projetadas, com vantagens, pelo mesmo grupo. Todo processo leva a criação de uma Metodologia de Projeto para a concepção. 7. Referências

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[2] Schachter, R.D., Fernandes, A.C., Bogosian Neto, S., Jordani, C.G., Castro, G.A.V., 2005, “The Solution-Focused Design Process Organization Approach Applied to Offshore Platforms Design”, Proceedings, OMAE2005-67171, June 2005, Halkidiki, Greece

[3] Schachter, R.D., 1990 – “Optimization Techniques with Knowledge Based Control in Ship concept Design”, Tese Ph.D., Department of Mechanical Engineering, Brunel University, U.K.

[4] Cross, N., 1991, “Engineering Design Methods”, John Wiley & Sons

[5] Jones, J.C., 1984, “A Method of Systematic Design”, Developments in Design Methodology, John Wiley & Sons, pp: 9–31

[6] Archer, L.B., 1984, “Systematic Method for Designers”, Developments in Design Methodology, John Wiley & Sons, pp: 57–82

[7] Almeida, J.C., Jordani, C.G., Rossi, R.R., Schachter, R.D., 2001, “The Development and Application of a Design Methodology for the Concept Design of Tension Leg Platforms (TLPs) using non-dimensional parameters”, Proceedings, OMAE 01-1242, June 2001, Rio de Janeiro, Brazil

[8] Schachter, R.D., Jordani, C.G., Fernandes, A.C., 2002, “A Design Approach for Storage SPAR Buoy Platforms in the Concept and Preliminary Design Phases”, Proceedings, OMAE OFT-02-28544, June 2002, Oslo, Norway

[9] Grove, M.A., Conceição, C.A.L., Schachter, R.D., 2003, “A Concept Design and Hydrodynamic Behavior of a SPAR Platform”, Proceedings, OMAE 2003-37166, June 2003, Cancun, Mexico

[10] Castro, G.A.V., 2003, “Síntese do Projeto Conceitual de uma Plataforma Oceânica Tipo FPSO”, XII, 234p, Engenharia Oceânica /COPPE /UFRJ, Dissertação M.Sc.

[11] Fernandes, A.C., Castro, G.A.V. and Neves, C.R., 2004, “Integrated Hydrostatic and Hydrodynamic Analysis for the Design of FPSO Platforms”, Apresentação Oral, XXIII OMAE, Vancouver, Canada

[12] Bogosian Neto, S., Schachter, R.D., 2004, “Concepção de Híbrido Submarino, Navio-Patrulha: Estudo de Viabilidade”, Proceedings 20o CNTMCN, SOBENA 2004, pp. 1-15, Rio de Janeiro

[13] Lawson, B.R., 1984, “Cognitive Strategies in Architectural Design”, Developments in Design Methodology, John Wiley & Sons, pp: 209–220

[14] Keane, A.J., Price, W.G., Schachter, R.D., 1991, “Optimization Techniques in Ship Concept Design”, Transactions of the Royal Institution of Naval Architects (R.I.N.A.) 133 A, pp. 123-143

[15] Schachter, R.D., 1998, notas de aula do curso “COV717 – Projeto de Sistemas Oceânicos Flutuantes” – COPPE/UFRJ

[16] Bogosian Neto, S, 2005, “Projeto de Concepção de um Navio-Patrulha de Formas Não Convencionais com Características Submersíveis: Viabilidade e Manobrabilidade”, XIII, 377p, Engenharia Oceânica /COPPE /UFRJ, Tese D.Sc.

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