projeto conceitual (capítulo 7) prof° oliveira. localização da fase de projeto conceitual...

Projeto Conceitual

(Capítulo 7)

Prof° Oliveira

Localização da fase de projeto conceitual

Melhoria do processo de desenvolvimento de produtosGerenciamento de mudanças de engenhariaProcessos

de apoio

Desenvolvimento

ProjetoDetalhado

ProjetoConceitual

ProjetoInformacional

Lançamentodo Produto

PreparaçãoProdução

PlanejamentoProjeto

PósPré

PlanejamentoEstratégico

dos ProdutosDescontinuar

Produto

AcompanharProduto/Processo

Gates >>

Processo de Desenvolvimento de Produto

Objetivos do capítulo 1/2

• Entender como ocorre a geração e seleção da concepção do produto a partir das especificações-meta do produto;

• Mostrar a importância da modelagem funcional do produto para a obtenção de alternativas de solução para o produto;

• Mostrar como representar os princípios de solução para as funções de menor complexidade, por meio de efeitos físicos e portadores de efeito;

• Apresentar os diferentes métodos de criatividade e como esses podem ser usados para a obtenção de princípios de solução.

Sumário do capítulo – atividades da fase

• Modelar funcionalmente• Desenvolver princípios de soluções para as funções• Desenvolver alternativas de solução• Definir arquitetura• Analisar os SSCs• Definir plano macro de processo• Selecionar concepções alternativas• Monitorar a viabilidade econômica do produto• Avaliar a fase • Aprovar a fase• Documentar as decisões tomadas e lições aprendidas

Projeto conceitual

A fase de Projeto Informacional trata basicamente da aquisição e transformação de informações, já a fase do Projeto Conceitual as atividades da equipe relacionam-se com a busca, criação, representação e seleção de soluções para o projeto.

-A busca de soluções- pode ser feita pela observação de produtos concorrentes ou similares descritos em livros, artigos, catálogos...-O processo de criação – é livre de restrições, porem direcionado pelas necessidade, requisitos e especificações de projetos do produto, auxiliado com métodos de criatividade.- A representação – pode ser feita por meio de esquemas, croquis e desenhos.-A seleção – é feita com base em métodos apropriados que se apoiam nas necessidades ou requisitos previamente definidos

complexo

simples

abstrato concreto

Projeto Conceitual

deco

mpo

siçã

oProblema

Sub-Problemas

(Campo dos problemas) (Campo das soluções)

resoluçãoSub-

Soluçõesco

mpo

siçã

o

Solução

com

plex

idad

e

O problema de projeto na fase de projeto conceitual

Informações principais e dependências entre as atividades da fase de Projeto Conceitual

Documentar as decisões

tomadas e registrar lições

aprendidas

Monitorar viabilidade econômica

Atualizar o Plano do Projeto Conceitual

Avaliar Fase

Aprovar Fase

Projeto Conceitual

Especificações Meta

Concepção do Produto

•Integração dos princípios de solução (para atender à função total do produto)

•Arquitetura do produto (BOM inicial e interfaces)

•Layout e estilo produto

•Macro-processo de fabricação e montagem

•Lista inicial dos SSCs principais

Definir arquitetura

Definir parcerias de co-desenvolvimento Definir

ergonomia e estética

Selecionar concepções alternativas

Modelar funcionalmente

Desenvolver princípios de solução

para as funções

Desenvolver as alternativas de solução

(modelo conceitual do produto)

Definir plano macro deprocesso

Analisar SSCs

Conceitos básicos para entendimento da fase de projeto conceitual

Relação entre os principais conceitos na fase de projeto conceitual e sua relação com a fase de projeto informacional

Necessidades dos clientes

Requisitos dos

clientes

Estrutura funcional do

produto

Lista dos SSCsprincipais

Arquitetura do produto

Modelo do produto

Concepção do produto

BOM inicial

Desenhos iniciais

Princípio de solução

individual


individual


individual

Princípio de solução total

Alternativas de solução


individual


individual


individual


Especificações meta

Requisitos do produto

(valor meta)

Informações adicionais

qualitativas

Requisitos dos SSCs

(desdobrados)

Especificações iniciais dos SSCs

Plano macro de processo

Escopo do Produto

Ciclo de vida do produto Projeto

Conceitual


Requisitos dos

clientes


produto



Modelo do produto


BOM inicial

Desenhos iniciais


individual


individual


individual




individual


individual


individual




(valor meta)


qualitativas

Requisitos dos SSCs

(desdobrados)



Escopo do Produto

Ciclo de vida do produto


Requisitos dos

clientes


produto



Modelo do produto


BOM inicial

Desenhos iniciais


individual


individual


individual




individual


individual


individual



individual


individual


individual



individual


individual


individual


individual


individual


individual




individual


individual


individual



individual


individual


individual


individual


individual


individual




(valor meta)


qualitativas



(valor meta)


qualitativas


(valor meta)


qualitativas

Requisitos dos SSCs

(desdobrados)



Escopo do Produto

Ciclo de vida do produto Projeto

Conceitual


• Atualizar o Plano da fase de Projeto Conceitual• Modelar funcionalmente• Desenvolver princípios de soluções para as funções• Desenvolver alternativas de solução• Definir arquitetura• Analisar os SSCs• Definir ergonomia e estética• Definir parcerias de co-desenvolvimento• Selecionar concepções alternativas• Definir plano macro de processo• Monitorar a viabilidade econômica do produto• Avaliar a fase • Aprovar a fase• Documentar as decisões tomadas e lições aprendidas

Atualizar o Plano da fase de Projeto Conceitual

• Esta atividade tem por objetivo compatibilizar o

planejamento dessa fase com o planejamento efetuado no

pre-desenvolvimento. Basicamente deverão ser seguidas

as mesmas orientações do pre-desenvolvimento.

Informações e tarefas da atividade: Modelar funcionalmente o produto 1/4



o produto

Analisar as especificações meta do produto

Identificar as funções do produto

Estabelecer a função global

Estabelecer estruturas funcionais alternativas

Selecionar a estrutura funcional

Requisitos funcionais Função global Lista de funções do produto Estruturas funcionais

Abstração orientada Modelagem funcional

Matriz de decisão

Métodos, ferramentas, documentos de apoio


o produto


para as funções



o produto


para as funções


Relação com outras atividades

Projeto Conceitual

Introdução

• Uma vez que nós tenhamos uma representação do que o cliente quer do produto (especificação-meta do produto), necessitamos de um modelo de como o produto deverá funcionar para podermos prosseguir no desenvolvimento do produto.

PC / Modelar Funcionalmente

Introdução

• Funcionalmente, todos produtos realizam algo.– Transformam “entradas”

em “saídas”.


Motivação

• “A transição das necessidades dos consumidores para soluções concretas é vista mais como uma arte que como uma ciência ou um método” (Dixon e Poli, 2005)


Motivação

• Para vários produtos, há uma tendência de se buscar soluções (de forma), com base na experiência prévia dos membros da equipe de projeto.

Necessidades

(Especificações Meta)

Forma


Motivação

• Com a crescente demanda pela redução dos CVs e dos custos e também pelo aumento da qualidade dos produtos, esta abordagem começa a apresentar diversas limitações.– A relação entre

necessidades dos clientes e princípios de solução é, no mínimo, implícita ou indireta.

• Existem apenas nas mentes dos projetistas.

• As necessidades dos clientes servem, tão somente, para avaliar (e selecionar) as melhores concepções.– Não são utilizadas para

gerar novas concepções de projeto.


Motivação

• Nas últimas décadas, novos métodos surgiram para gerar soluções de projeto a partir de descrições funcionais do produto.– Obtidas a partir dos

requisitos ou necessidades dos clientes.

Necessidades

(Especificações Meta)

FormaFunção


Modelagem Funcional

• A importância do modelagem

funcional pode ser inferida da

própria importância da função

para a existência do produto.

– Pode-se, até certo ponto,

fundamentar esta existência

na capacidade do produto

de desempenhar funções.

• Alguns produtos até mesmo são denominados pela sua função principal: aspirador de pó, enceradeira, liquidificador, ...


Modelagem Funcional

• Auxilia a equipe de projeto a descrever o produto em um nível abstrato.– Possibilitam a obtenção

de uma estrutura de produto sem restringir o espaço de pesquisa a soluções (tecnologias) específicas.

• Permite que o produto seja representado através das suas funcionalidades (suas funções).– Funções externas, que o

produto realiza ao interagir com o ambiente.

– Funções internas ao produto, realizadas pelas suas partes.


Abstração

• Tratar o problema de forma generalizada com a sua formulação num plano abstrato é uma forma de abrir caminho para a obtenção de soluções melhores.


Negócio: segurança no controle de movimentos.

Abstração

• Ignorar o particular e deter-se no que é geral e essencial previne que as experiências, preconceitos e convenções limitem a solução do problema de projeto.


Abstração

• A abstração também pode ser empregada na identificação de restrições fictícias. – Poderiam limitar o

emprego de novas tecnologias, materiais, processos de fabricação e mesmo novas descobertas científicas.


Abstração

• O resultado desse estudo pode quebrar preconceitos e conduzir a uma melhor solução do problema proporcionando um entendimento mais claro da tarefa de projeto e a identificação das funções do produto.– Indispensável para o êxito

nas demais atividades do PC.


Embalagem em PP.

Vantagens da Modelagem Funcional

1. Concentra-se em “o quê” o produto tem de realizar e não em “como” será realizado.• Expressão do problema

independente de formas ou componentes e possibilita uma busca mais ampla por soluções.

2. Fornece uma base para a organização da equipe de projeto, das suas tarefas e dos processos.

3. Favorece a criatividade.• Possibilidade de

decomposição de problemas e manipulação de soluções parciais.

4. Com o mapeamento das necessidades para funções e depois para formas, mais soluções de projeto podem ser sistematicamente geradas.



Classificação das Funções

Funções de Transformação

Funções Adicionais

Funções Ergonômicas

Funções Sintáticas

Funções Semânticas

Funções Estruturais

Funções Comunicativas Funções Operativas

Funções Técnicas Funções Interativas

Funções de Produtos

(Adaptado de Warrel ,2001)

Função Técnica Definição

• No âmbito da engenharia, uma função é a relação existente entre as entradas e as saídas de um sistema físico. – Pode-se também falar

em termos da resposta de um sistema a um dado estímulo.

– Ou da relação entre causa e efeito.


Função Técnica e Comportamento

• Uma função é realizada por um sistema por meio de um dado comportamento, ou seja, uma seqüência - discreta ou contínua - de estados.

– Estado de um sistema:

totalidade dos valores de

suas propriedades em um

dado instante.

• Assim, um sistema físico, quando submetido a um dado estímulo, comportando -se de uma determinada forma, produz uma determinada resposta.

• Há de se realçar o caráter intencional implícito no conceito de função.

– Estimula-se o sistema com o

propósito de que o mesmo

responda de uma determinada

forma.


Tarefas da atividade: Modelar funcionalmente o produto 2/4

• Analisar as especificações-meta do produto– As especificações contém requisitos que possam gerar função (verbo

+ substantivo)?• Lavar, limpar, movimentar, etc..

• Identificar as funções do produto;

• Estabelecer a função global;

• Estabelecer estruturas funcionais alternativas;

• Selecionar a estrutura funcional.


• Analisar as especificações-meta do produto

• Identificar as funções do produto;– Funções técnicas

• Funções estruturais• Funções de transformação• Funções adicionais

– Funções interativas• Funções ergonômicas

• Estabelecer a função global;




• Analisar as especificações-meta do produto

• Identificar as funções do produto;

• Estabelecer a função global;– Todos os produtos possuem uma função mais importante

– Fornece, de forma condensada, o que se deve esperar do produto



A fase de projeto conceitual

Função Total

Funções parciais

(Campo das funções) (Campo dos princípios de soluções)

Princípios de

Soluções

Princípios de Solução Total

complexo

simples

abstrato concreto

Projeto Conceitual

deco

mpo

siçã

o

resolução

com

posi

çãoco

mpl

exid

ade

Especificações Concepção

Modelagem funcional

Elaboração da Função Global (ou Total) a partir das especificações-meta

• Localizar, dentre as especificações-meta, aquelas que dizem respeito às funções do produto.

• Detectar, nessas especificações funcionais, as principais entradas e saídas do sistema em termos de fluxos de energia, material e sinal.

• Estabelecer os estados das principais entradas e saídas listadas no item anterior.

• Detectar, dentre os fluxos listados, quais os fluxos principais de entrada e de saída do sistema.

• Do relacionamento entre os fluxos principais de entrada e de saída do sistema (e de seus estados), tentar expressar a função total em termos de um par verbo+substantivo.

• Representar os dados levantados nos itens acima na forma de um diagrama de blocos

Representação da Função total e seu desdobramento

Função Total

Energia

Material

Sinal

Energia

Material

Sinal

Funções de menor complexidade

Exemplo: Máquina para lavar roupas 1/3

Lavar Roupas

Energia

Sabão

Roupas sujas

Energia

Roupa limpa

Água suja Água limpa

Inf. (grau de lavagem)


Energia

Sabão

Roupas sujas

Energia

Roupa limpa

Água suja Água limpa

Inf. (grau de lavagem)

Fronteira do sistema


energia

Informação (grau de lavagem)

água limpa

roupas limpas

água suja

Fronteira do sistema

sabão

secar roupas

molhar roupas

alternar movimento produzir

movimento

misturar água e sabão

enxaguar roupas

esfregar roupas

roupas sujas

energia

Ver também Método FAST, quadro 7.2

Fogão

Função GlobalChama/Faísca

Gás

Panela

Assadeira

Acionamento

Oxigênio

Assadeira

Panela

Calor

Luz / forno

CO2

Energia Eletrica

Modelagem para Desenvolvimento de um fogão

Funções Parciais•Sistemas de Queimadores•Sistema Forno

-Sistema de circulação de Ar•Sistema de Gás

-Sistema de Segurança-Sistema de controle

•Sistema Elétrico•Sistema isolante Térmico•Sistema de Segurança•Sistema de Suporte



Prover Calor P/ Panelas

Prover calor p/ Assadeiras

Controlar distribuição

de Gás

Controlar distribuição de Energia Elétrica

Panela

O2

Assadeira

O2

Gás

Eletricidade Acionar Forno/Fogão Acionar Luz

Acionamentos

Luz

CO2

Isolar Calor

Informações e tarefas da atividade: Desenvolver princípios de solução para as funções

Estrutura funcional


para as funções

Definir efeitos físicos

Definir portadores de efeitos

Princípios de solução

Abstração orientada Catálogos de solução

Métodos de Criatividade



o produto


para as funções



o produto


para as funções



Projeto Conceitual


Função Total

Funções parciais


Princípios de

Soluções


complexo

simples

abstrato concreto

Projeto Conceitual

deco

mpo

siçã

o

resolução

com

posi

çãoco

mpl

exid

ade

Especificações Concepções

Tarefas da atividade: Desenvolver princípios de solução para as funções 1/3

• Definir efeitos físicos (ou químicos, biológicos,...)• Definir portadores de efeito

– Sistema físico definido qualitativamente capaz de realizar o efeito físico esperado

– Ao se definir um portador para um efeito define-se o princípio de solução a ser utilizado para a função.

portador do efeito

efeito físico

funçăo

Princípio de Soluçăo

Tarefas da atividade: Desenvolver princípios de solução para as funções 2/3• Função – Ampliar força• Podemos ter diferentes portadores para um mesmo efeito.

– Exemplo: Portadores para o efeito físico da alavanca

Tarefas da atividade: Desenvolver princípios de solução para as funções 3/3

Função: ampliar força

F1 F2

a b

Alavanca

F2 = F1 * a/b

F1 F2

Macaco hidráulico

F2 = F1 * (D/d)2

d D

• Um Princípio de solução é um sistema físico, é composto por elementos e suas relações, cuja representação deve possibilitar a identificação do tipo de elemento, quantidade, forma, movimentos e atributos de materiais

• Normalmente existem diferentes Princípios de solução para uma mesma função– Exemplos:

Função: aquecer solução

R

Resistência elétrica Chama

Q Serpentina de vapor

Obtenção dos Princípios de solução

• Bancos de dados de princípios de solução;• Catálogos de princípios de solução;• Métodos de criatividade

– Brainstorming– Método 635– Sinergia– Galeria

– Método Morfológico– Análise e Síntese Funcional– Analogia Sistemática– Análise do Valor

– Questionários e Cheklists– TRIZ

Intuitivos

Sistemáticos

Orientados

• A busca de soluções para um problema se processa em dois tempos:

– Busca de idéias;– Crítica e avaliação das idéias.

Brainstorming (Método Intuitivo)

BRAINSTORMING = Brain (CÉREBRO) + Storm (tempestade)

• Equipe multidisciplinar em torno de seis pessoas;

• Princípios: – É proibida a crítica;

– Mesmo a imaginação mais extravagante é bem-vinda;

– É preciso jogar com as idéias;

– Procura-se o máximo de idéias.

Toró dePalpite !!!

• Equipe composta por seis integrantes;• Cada um escreve três sugestões iniciais;• As sugestões iniciais são passadas para os outros cinco

integrantes

Método 635 (Brainstorming escrito)

Fonte: Bonsiepe, et al.


NOME Idéia 1 Idéia 2 Idéia 3

Integrante 1

Integrante 2

Integrante 3

Integrante 4

Integrante 5

Definição do problema: __________________________1. 3 [três] idéias iniciais;

2. Tempo: 5 [cinco] minutos;

3. Formulário entregue ao vizinho da direita

4. Deverá ler as três idéias iniciais e registrar mais

3 soluções na segunda linha.

5. Após 5 minutos o formulário deverá novamente

ser entregue a outro integrante da direita.

-Podem derivar de uma ou mais idéias ou

podem ser idéias completamente novas

Formulário padronizado Procedimento


Exemplo: Como aproveitar peças de couro de 40 X 40 cm?

Sinergia (Método Intuitivo)

• Passo 1: Formular o Problema• Passo 2: Analisar o Problema

SOLUÇÃO DO

PROBLEMA

• PASSO 3: APLICAÇÃO DE ANALOGIAS

... se é um problema de orientação, como os seres vivos se orientam ...... se for um caso de propulsão, como os peixes e outros animais se propulsionam ...

• Passo 4: Desenvolver a analogia• Passo 5: Aplicar a solução

PROBLEMA DE PROJETO

• Utiliza diferentes elementos da criatividade, (incubação, pensamento divergente, tentativa e erro, analogias) de modo sinérgico.

• É um método para aplicação em grupo multidisciplinar de quatro a sete pessoas

Galeria (Método Intuitivo)

• Tanto para trabalho individual quanto em grupo • Cada membro propõe soluções individualmente• As soluções propostas (desenhos e textos) são fixados em paredes• As soluções são então analisadas

Método Morfológico (Método Sistemático) 1/2

• Pesquisa sistemática de diferentes combinações de elementos ou parâmetros com o objetivo de encontrar uma nova solução para o problema.

– Listar as funções do produto– Listar os possíveis meios (princípios de solução) para cada

função– Representar as funções e os princípios de solução e

explorar as combinações

1

2

i

n

funções

princípios de soluções

F1

F2

Fi

Fn

1 2 … j … m

S11 S12

S21 S22

Si1 Si2

Sn1 Sn2

S1j

S2j

Sij

Snj

S1m

S2m

Snm

Sim

2 1 Combinação de princípios


Sij princípios de solução


FUNÇÃO

Lava a jato Jatos de água Lava jato com escova

Esponja Água corrente sobre peneira

Centrifuga

Mesa vibratória Cultivo hidropônico Jatos de água Fuso com jato de água

Escova com jato de água

vapor Jato de água quente Tambor giratório com escovas

Barreira de escovas giratórias

Escova de nylon

Cilindro com saídas de ar

Detergente biodegradável

Jato de areia

Conjunto de Laminas

Corte a fio Processador tipo laminas

Laminas descendo em superfície plana

Liquidificador Grades com laminas fixas

Laminas rotativas Lamina Fatiador de queijo Máq. De fatiar batatas

Prensa com laminas Grade c/ laminas móveis

PRINCÍPIO DE SOLUÇÃO

LIM

PAR

L

IMPA

R R

EFI

NA

DO

FAT

IAR

Exemplo de uma máquina para beneficiamento de rizomas

Método Morfológico

Analogia (Método Sistemático) 1/2

Exemplos:– O velcro e a semente de carrapicho;

– O sonar e o golfinho e o morcego;

– Aviões (forma, asas e estrutura) e pássaros;

– Propulsão e direção de veículos aquáticos e a medusa que se desloca por meio da propulsão a jatos de água;

– Estruturas diversas semelhantes a ossos, plantas, favos de mel e teias de aranha

• Busca de soluções ou funções do problema em outro campo de conhecimento, na natureza ou na literatura

Analogia (Método Sistemático) 1/2

Exemplo: verbo “Cortar” Rasgar Dobrar Cisalhar Entalhar Trincar Dividir Fatiar Riscar Fundir Tracionar Corroer Fundir Furar Romper Desgastar Esmerilar Jatear Serrar Separar

• Pode-se definir uma “palavra chave” do problema e substituir a palavra chave por sinônimos ou alternativas de declaração (Analogia Simbólica)

• Pode-se colocar-se no lugar de pessoas, peças, operações, mecanismos (Analogia Pessoal ou Empatia)

Análise de Valor (Método Sistemático)

• Objetiva melhorar o produto e o critério para julgar o melhoramento é o custo, mas o valor ou qualidade do mesmo não deve ser reduzido

CustoFunçãoValor

• VALOR: é a qualidade do que tem força, valentia, coragem, esforço, mérito, preço, custo, uso ou estima

• FUNÇÃO: é o exercício, atividade ou uso de um órgão, máquina, pessoa, ou seja, é a tarefa ou tarefas que um produto, serviço ou sistema executam


Função Total

Funções parciais


Princípios de

Soluções


complexo

simples

abstrato concreto

Projeto Conceitual

deco

mpo

siçã

o

resolução

com

posi

çãoco

mpl

exid

ade

Especificações Concepção


Atividade: Desenvolver alternativas de solução para o produto 1/4

• A elaboração de modelos de concepção para o produto consiste na combinação dos princípios de solução individuais para formar os princípios de solução totais para o produto

• A Matriz Morfológica permite esta combinação!!!– Permite ainda analisar as possíveis configurações do produto


FUNÇÃO

Lava a jato Jatos de água Lava jato com escova

Esponja Água corrente sobre peneira

Centrifuga

Mesa vibratória Cultivo hidropônico Jatos de água Fuso com jato de água

Escova com jato de água

vapor Jato de água quente Tambor giratório com escovas

Barreira de escovas giratórias

Escova de nylon

Cilindro com saídas de ar

Detergente biodegradável

Jato de areia

Conjunto de Laminas

Corte a fio Processador tipo laminas

Laminas descendo em superfície plana

Liquidificador Grades com laminas fixas

Laminas rotativas Lamina Fatiador de queijo Máq. De fatiar batatas

Prensa com laminas Grade c/ laminas móveis

PRINCÍPIO DE SOLUÇÃO

LIM

PAR

L

IMPA

R R

EFI

NA

DO

FAT

IAR

Método Morfológico

1 2

Propor Alternativas de concepção

Propor alternativas de Concepção

• Neste momento temos um conjunto de alternativas, descrevendo princípios de solução, ainda num certo nível de abstração, para cada função

1 2 3 4

Fatiar

Função

Limpar

Limpar refinado

Alternativas de concepção5


• Exemplo: equipamento para a limpeza de mexilhões

energia mecânica

mexilhões

água com rejeitos

mexilhões sujos

água

energia

Limpar mexilhões

energia mecânica

mexilhões sujos

mexilhões limpos

água com rejeitos

água

energia

Agrupar mexilhões

Agitar mexilhões

Extrair detritos

Separar detritos

Lavar mexilhões

Pegar mexilhões

Transportar mexilhões

Coletar mexilhões

Guiar água com rejeitos

Coletar água com rejeitos


• Matriz Morfológica p/ equipamento para a limpeza de mexilhões

Agrupar mexilhões

Agitar mexilhões

Extrair detritos dos mexilhões

Lavar mexilhões

Separar detritos

Guiar água com detritos

Coletar água com detritos

Pegar mexilhões


• Alternativas de solução p/ equipamento para a limpeza de mexilhões

Agrupar mexilhões

Agitar mexilhões

Extrair detritos dos mexilhões

Lavar mexilhões

Separar detritos

Guiar água com detritos

Coletar água com detritos

Pegar mexilhões

31 2 54 6

Atividade: Desenvolver alternativas de solução para o produto

• Neste momento temos um conjunto de alternativas, descrevendo princípios de solução, ainda num certo nível de abstração, para cada função.

• Devemos agora buscar uma descrição das alternativas em termos das formas físicas que serão usadas para suportar os princípios de solução associados as funções– Isto implica na definição dos SSCs para cada alternativa gerada

(próxima atividade)

Informações e tarefas da atividade: Definir arquitetura


Definir arquitetura para as alternativas

de projeto

Identificar Sistemas, Subsistemas e Componentes (SSC)

Definir integração entre SSCs das alternativas de projeto

Layout do produto


Projeto Conceitual


Catálogos de solução Métodos de criatividade

Matriz indicadora de módulos

Matriz de interfaces

Tarefas da atividade: Definir arquitetura

• Identificar Sistemas, Subsistemas e Componentes– A partir dos princípios de solução em cada alternativa

gerada, deve-se buscar-se as soluções físicas possíveis de serem construídas e que formarão os SSCs;

• Definir a integração entre os SSCs– Junto com a definição dos SSCs, são definidas as

interfaces entre os mesmos (como serão fixados e posicionados os SSCs)

CRIAÇÃO DOS CROQUIS PARA AS ALTERNATIVAS DE CONCEPÇÃO

Um croqui é um desenho esquemático que pode ser feito à mão ou, de forma simplificada, diretamente em programas de CAD. O intuito é criar uma imagem de cada alternativa de concepção, permitindo uma visão mais clara do que a equipe de projeto

CRIAÇÃO DOS CROQUIS PARA AS ALTERNATIVAS DE CONCEPÇÃO


• Exemplo de arquitetura de uma alternativa, representada através de seus SSCs e suas interfaces.


A arquitetura pode ser classificada em:• Modular

– cada módulo implementa uma ou algumas poucas funções, não existindo o compartilhamento de funções entre dois ou mais módulos; e as interações entre os módulos são bem definidas e fundamentais para a realização da função global do produto.

• Integral– as funções do produto são distribuídas em vários conjuntos

de componentes; e as interações entre os componentes são mal definidas.

A decisão depende de fatores tais como: modificações no produto, desempenho, variedade, padronização dos componentes, manufatura e gerenciamento do projeto.

Modularidade

• A modularidade surgiu como vantagem competitiva na indústria;

• Modularidade é uma estratégia para construir processos ou produtos complexos a partir de pequenos subsistemas que podem ser desenvolvidos individualmente, mas que funcionam como um conjunto integrado;

Produto Modular

• Produtos modulares são produtos, sistemas ou componentes que executam suas funções através da combinação de diferentes módulos;

• Vantagens• A modularidade possibilita que se tenha uma

gama variada de produtos, com respostas rápidas às mudanças de desejo e necessidades dos consumidores

Modularidade

Modularidade em permutar componentes

Modularidade em compartilhar componentes

Modularidade em adaptar para a variedade

Modularidade através de barramento

Modularidade seccional

Celular modular do Google

• O Projeto Ara pretende criar um smartphone para ser montado em módulos, de modo que seu usuário o utilize no melhor formato possível,

Celular modular do Google

Ferramentas auxiliares para a definição de módulos 1/2

• Matriz Indicadora de Módulos (MIM)

Ferramentas auxiliares para a definição de módulos 2/2

• Matriz de Interfaces

Abordagens relacionadas ao Projeto Modular

• Desenvolvimento de plataformas de produtos • Máximo compartilhamento de sistemas • Máxima variação funcional • Otimização do ciclo de vida do(s) produto(s)

Informações e tarefas da atividade: Analisar os SSCs

Alternativas de projeto

Analisar Sistemas, Subsistemas e

Componentes (SSC)

Identificar e analisar aspectos críticos do produto

Definir parâmetros principais (forma, materiais, dimensões e

capacidades)

Concepções para o produto BOM inicial

Catálogos de solução Métodos de criatividade



Projeto Conceitual

Tarefas da atividade: Analisar os SSCs

Agora que temos os SSCs e as interfaces para cada alternativa, parte-se para:

• Identificar e analisar aspectos críticos – funcionamento, fabricação, montagem, desempenho,

qualidade, custos, descarte e outros...• Definir parâmetros principais

– Formas dimensões, propriedades dos materiais, etc...

Obtém-se os modelos de concepçãoDescrição aproximada das tecnologias, formas, materiais e um dimensionamento inicial dos SSCs


• Exemplo de modelo de concepção

chapa de 2 mm

motor de 5 HP v 0,015 m/s

1,5 tn m

3 m

Vista Frontal

A A Corte AA

4 m

Vista Superior

3,5 m

1,2 m

Contém informações razoáveis sobre as formas, materiais, processos que permitem gerar uma BOM inicial

BOM (Bill of Materials) Preliminar

nº Nº DA PEÇA Código Qtde. C/M Material Proceso de fabricação

11.1 mesa ME-101 1 C aço Do Mercado1.2 Cantoneira ME-102 5 M aço Dobragem

22.1 Estrutura de entrada ME-201 1 M aço Soldagem2.2 Tubo ME-202 2 M inox Usinado2.3 Fuso com escovas ME-203 3 M aço/nylon Usinado/soldado/montado2.4 Eixo principal ME-204 1 C aço Do Mercado2.5 Motor ME-205 2 C Montagem Do Mercado2.6 Redutor ME-206 2 C Montagem Do Mercado2.7 Adaptadores de entrada de água ME-207 8 M Montagem Montagem 2.8 Grade ME-208 1 C inox Do Mercado

33.1 Polia MC-301 2 C aço Do Mercado3.2 Motor MC-302 1 C aço Do Mercado3.3 Correia MC-303 1 C polimero Do Mercado3.4 Conjunto de facas MC-304 5 M inox Usinado/soldado/montado3.5 Eixo principal MC-305 1 C aço Do Mercado3.6 Eixo secundário MC-306 1 C aço Do Mercado3.7 Funil de entrada MC-307 1 M aço Dobragem/montagem3.8 Funil de saída MC-308 1 M aço Dobragem/montagem

Módulo cortador

Módulo Limpeza

Módulo estrutural

Conceitos, métodos, técnicas e ferramentas importantes nesta atividade

• Seleção de materiais (quadro 7.7)– A seleção inadequada pode levar à falha de componentes

e, também, a custos desnecessários;– não pode ser feita independentemente do processo de

manufatura (este depende de atributos geométricos do produto, tamanho e quantidade a ser manufaturada);

– Elevado número de opções no mercado.• DFX na fase de projeto conceitual (quadro 7.8)• DFM na fase de projeto conceitual (quadro 7.9)• DFA na fase de projeto conceitual (quadro 7.10)

Abordagens DFx

Atividade: Definir ergonomia e estética do produto 1/3

• A ergonomia trata basicamente da interação entre o produto e as pessoas:– espaço de trabalho ocupado em torno do produto ;– como fonte de potência para o produto;– atuando como um sensor;– atuando como um controlador

• Os fatores humanos estão fortemente relacionados com a qualidade e segurança do produto

• Problemas de ergonomia podem afetar o sistema de manufatura: – fragilidade e peso dos componentes, elementos de fixação,

superfícies, acessibilidade, identificação e diferenciação de componentes


• Recomendações para um projeto adequado p/ ergonomia:– Adequar o produto às características físicas e ao

conhecimento do usuário;– Simplificar e reduzir as tarefas necessárias para a

operação do produto;– Prever os possíveis erros humanos, implementar restrições

para prevenir ações incorretas por parte do usuário, informar ao usuário que determinados modos de operação foram selecionados;

– Considerar a idade, gênero, alcance, destreza, força e visão dos usuários.


• A estética do produto é fundamental !!!!– atrai o consumidor para a compra, despertando o sentido

visual e o desejo da aquisição;– está ligada ao que o consumidor percebe, do ponto de

vista da aparência (configuração das formas, das superfícies e das cores e aspectos relacionados à beleza;

• Principais atributos estéticos: – Estilo– Simbolismo – Semântica

• Ver quadro 7.12 - Design


• Atualizar o Plano da fase de Projeto Conceitual• Modelar funcionalmente• Desenvolver princípios de soluções para as funções• Desenvolver alternativas de solução• Definir arquitetura• Analisar os SSCs• Definir ergonomia e estética• Definir fornecedores e parcerias de co-desenvolvimento• Selecionar concepções alternativas• Definir plano macro de processo• Monitorar a viabilidade econômica do produto• Avaliar a fase • Aprovar a fase• Documentar as decisões tomadas e lições aprendidas

• Envolver fornecedores no PDP melhora do desempenho deste processo em termos de produtividade, velocidade e qualidade do produto.

• Aspectos importantes na definição dos fornecedores:– Perfil da empresa– Gerenciamento– Meio ambiente– Qualidade– Logística – Pós-mercado– Competência – Desenvolvimento de produto – Produtividade – Compras

Atividade: Definir fornecedores e parcerias de co-desenvolvimento


• Atualizar o Plano da fase de Projeto Conceitual• Modelar funcionalmente• Desenvolver princípios de soluções para as funções• Desenvolver alternativas de solução• Definir arquitetura• Analisar os SSCs• Definir ergonomia e estética• Definir fornecedores e parcerias de co-desenvolvimento• Selecionar concepções alternativas• Definir plano macro de processo Monitorar a viabilidade

econômica do produto• Avaliar a fase • Aprovar a fase• Documentar as decisões tomadas e lições aprendidas

Informações e tarefas da atividade: Selecionar a concepção do produto

Concepções geradas

Selecionar a concepção do

produto

Analisar as concepções alternativas

Valorar as concepções alternativas

Concepção escolhida

Especificações meta Necessidades dos clientes

Matriz de decisão



Projeto Conceitual

Selecionar a concepção mais adequada

Atividade: Selecionar a concepção do produto 1/4

• Como escolher, dentre as concepções geradas pelas atividades anteriores, o melhor conceito?

Como avaliar concepções que possuem ainda poucos detalhes e não podem ser mensuradas?

Deve-se detalhar cada concepção para comparar parâmetros com especificações-meta?

Como obter justificativas para descartar concepções que não são adequados?

MÉTODOS E PROCEDIMENTOS SISTEMÁTICOS

PRINCIPAL DIFICULDADE:INFORMAÇÕES LIMITADAS E ABSTRATAS

Concepções Concepção

1 Concepção

2 (referência)

Concepção 3 ... ... Concepção m

Critério 1 0

Critério 2 0

Critério 3 0

... ... ... ... ... ... ...

... ... ... ... ... ... ...

... ... ... ... ... ... ...

Crit

ério

s

Critério n 0

Total + 0

Total - 0

Total Global 0


Matriz de Decisão

Critérios podem ser Especificações-meta ou Requisitos dos clientes

+-+

-

-+-

S

Melhor que a referência

Pior que a referência

Igual a referência

Concepções

Peso Concepção 1

Concepção 2 (referência)

Concepção 3 ... ... Concepção

m

Critério 1 P1 0

Critério 2 P2 0

Critério 3 P3 0

... ... ... ... ... ... ... ...

... ... ... ... ... ... ... ...

... ... ... ... ... ... ... ...

Crit

ério

s

Critério n Pn 0

PesoTotal 0


Matriz de Decisão com peso

Critérios podem ser Especificações-meta ou Requisitos dos clientes

+-

+

-

-

+-

S

Melhor que a referência

+ 1

Pior que a referência

- 1

Igual a referência

“0”

Matriz de Decisão com peso

1 1 2 3 4 51 Alta Produtividade 3 0 1 1 12 Alta Capacidade 3 -1 0 0 13 Baixo Consumo de energia 2 0 -1 -1 -14 Fácil utilização 1 0 0 0 05 Alta durabilidade 2 0 0 0 06 Fácil limpeza 1 0 0 0 07 Reaproveitamento do sumo 2 0 0 0 08 Precisão na fatiação 2 0 0 0 09 Baixo ruído 1 -1 -1 0 0

10 Pequena 1 0 0 0 -111 Fácil de montar 1 0 0 0 012 Fácil de limpar 2 0 0 0 013 Pouca manuteção 2 0 -1 -1 -114 Dúravel 2 0 0 0 015 Evite lesões 3 0 0 1 116 Reaproveitamento de água 1 0 0 1 117 Cor Agradável 1 0 0 0 018 Forma agradável 1 0 0 1 119 Baixo custo 3 0 1 -1 -120 Fácil fabricação 1 1 1 -1 -1

TOTAL + 0 1 3 4 5TOTAL - 0 2 3 4 5

TOTAL GLOBAL 0 -3 2 0 2PESO TOTAL 0 -3 0 1 3

NECESSIDADES DO CONSUMIDOR

PESO

ALTERNATIVAS DE SOLUÇÃO

REF

ERÊN

CIA

referencia


Testes durante a seleção de concepções

Projeto Detalhado

Projeto Conceitual

Projeto Informacional

Preparação Produção

Testes exploratórios

Testes de avaliação

Testes de validação

Testes comparativos

Planejamento

Desenho Manual

Protótipo Físico

Teste eReprojeto

Evolução do Desenvolvimento de Produto (passado)

Hardware

Desenvolvimento do Produto

3DCAD

Mock-up Digital

Prototipagem Funcional

Virtual

Desenvolvimento Virtual do Produto

Evolução do Desenvolvimento de Produto (futuro)

Processo de Projeto Conceitual

Trade-off Studies

Data Management

Detailed CAD&CAE

Design Parameters Parametric CAD Automated CAE Model

Functional Analysis

Atividade: Definir plano macro de processo

• Objetivo: levantar os possíveis processos de fabricação e ferramental envolvido para a manufatura dos SSCs.

• As grandes categorias de métodos de processa-mento de materiais:– Fundição; – Conformação e moldagem; – Usinagem; – União; – Operações de acabamento;

Atividade: Definir plano macro de processo

• A seleção dos processos de manufatura deve levar em conta atributos tais como:– condições superficiais, – precisão dimensional, – forma e sua complexidade, – taxa de produção, – custos e tamanhos.

Processos de manufatura e seus atributos

Adequacidade de materiais e processos de manufatura

E – excelenteB – bomR – raramente usado

Efeito do processo de manufatura sobre a geometria

a) Conceito original

b) Fundição c) Metalurgia do pó

d) Forjamento

e) Soldagem f) Fresamento g) Dobramento de chapas

Síntese do que foi visto

• Atividades e Informações• Conceitos e ferramentas• Principais resultados

Próxima fase

Apresentações complementares

• Métodos de Criatividade• TRIZ• DFX

Informações principais e dependências entre as atividades da fase de Projeto Conceitual

Documentar as decisões

tomadas e registrar lições

aprendidas

Monitorar viabilidade econômica

Atualizar o Plano do Projeto Conceitual

Avaliar Fase

Aprovar Fase

Projeto Conceitual


Concepção do Produto

•Integração dos princípios de solução (para atender à função total do produto)

•Arquitetura do produto (BOM inicial e interfaces)

•Layout e estilo produto

•Macro-processo de fabricação e montagem

•Lista inicial dos SSCs principais

Definir arquitetura

Definir parcerias de co-desenvolvimento Definir

ergonomia e estética

Selecionar concepções alternativas



para as funções


(modelo conceitual do produto)

Definir plano macro deprocesso

Analisar SSCs

Sumário do capítulo – conceitos e ferramentas (quadros)

• Modelagem funcional

• Métodos de criatividade (quadros 7.4 e 7.5)

• Projeto Modular (quadro 7.6)

• Seleção de concepções

• Seleção de materiais (quadro 7.7)

• Princípios e recomendações para o DFM (quadro 7.9)

• Princípios e recomendações para o DFA (quadro 7.10)

Principais resultados das fases Desenvolvimento

ProjetoDetalhado

ProjetoConceitual




PlanejamentoProjeto

Descrição do Produto no

Portfólio

EspecificaçõesMeta

Concepçãodo Produto

Requisitos com valores meta

Informações adicionais qualitativas

Plano doprojeto

Escopo do ProjetoEscopo do Produto

(conceito)AtividadesPessoalPrazos

OrçamentoRecursosQualidade

RiscosIndicadores

Arquitetura ProdutoAlternativas de SoluçãoLista SSCs principaisEspecificações iniciais

dos SSCs Desenhos iniciais

Plano macro processo

Próxima fase: projeto detalhado

Melhoria do processo de desenvolvimento de produtosGerenciamento de mudanças de engenhariaProcessos

de apoio

Desenvolvimento

ProjetoDetalhado

ProjetoConceitual




PlanejamentoProjeto

PósPré

PlanejamentoEstratégico

dos ProdutosDescontinuar

Produto

AcompanharProduto/Processo

Gates >>

Processo de Desenvolvimento de Produto

Algumas atividades de fases subseqüentes podem ocorrer em paralelo

projeto conceitual (capítulo 7) prof° oliveira. localização da fase de projeto conceitual...

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