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Engenharia Mecânica Automação e Sistemas
Seleção de uma Plataforma CAD para Desenvolvimento de Novos Produtos
JOÃO VITOR STRANIERI
Campinas – São Paulo – Brasil
Dezembro de 2008
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Engenharia Mecânica Automação e Sistemas
Seleção de uma Plataforma CAD para Desenvolvimento de Novos Produtos
JOÃO VITOR STRANIERI
Monografia apresentada à disciplina Trabalho de Conclusão de Curso, do Curso de Engenharia Mecânica-Automação e Sistemas da Universidade São Francisco, sob a orientação do Prof. Ivo Giannini, como exigência parcial para conclusão do curso de graduação. Orientador : Prof. Ivo Giannini Co-orientador: Prof. Dr. Osmar Roberto Bagnato
Campinas – São Paulo – Brasil
Dezembro de 2008
iii
Título da monografia
Nome do autor
Monografia defendida e aprovada em 17 de dezembro de 2008 pela Banca
Examinadora assim constituída:
Prof Ivo Giannini (Orientador)
USF – Universidade São Francisco – Campinas – SP.
Prof Mario Antonio Monteiro (Co-Orientador)
USF – Universidade São Francisco – Campinas – SP.
Prof Paulo José Coelho Canavezi (Membro Interno)
USF – Universidade São Francisco – Campinas – SP.
iv
“Educai as crianças, para que não seja
necessário punir os adultos."
(Pitágoras)
v
Dedico esta monografia a todas as pessoas que me apoiaram e acreditaram no meu trabalho, a minha família, especialmente a minha mãe, que soube ser paciente e atenciosa nas horas que mais precisei me concentrar no projeto, aos meus colegas de trabalho e faculdade, pelas inúmeras conversas e discussões a respeito do projeto que me ajudaram na sua conclusão, e principalmente, a DEUS.
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RESUMO
Este trabalho apresenta a seleção de um software de Desenho Auxiliado por
Computador(CAD) para ser aplicado no desenvolvimento de novos produtos, usados
principalmente em empresas de grande porte, agora mais acessíveis às empresas de pequeno e
médio porte também, devido à visão que os desenvolvedores tem em busca de outros
mercados e da utilização de ferramenta de ponta, além da escolha do melhor CAD para esta
finalidade, o trabalho mostra também a viabilidade do investimento bem como as fases de
implementação desta tecnologia.
Palavras-chave: seleção CAD, desenho auxiliado por computador.
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ABSTRACT
This paper presents a selection of software for computer-aided design (CAD) to be
applied in the development of new products, used mainly in large-sized companies, now more
accessible to companies of small and medium businesses also because of the view that
Developers have to look for other markets and use of cutting-edge tool, in addition to
choosing the best CAD for this purpose, the work also shows the feasibility of investment as
well as the stages of implementation of this technology.
Key words: selection CAD, computer-aided design.
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SUMÁRIO
CAPíTULO 1 – INTRODUÇÃO............................................................................................ 1 1.1 Objetivo............................................................................................................................ 1 1.2 Justificativa....................................................................................................................... 1 1.3 Metodologia ..................................................................................................................... 2
CAPÍTULO 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA.................. .................................................... 3 2.1 Softwares de Engenharia................................................................................................ 3
2.1.1 Computer Aided Design – CAD.................................................................................3 2.1.2 Computer Aided Manufacturing – CAM....................................................................3 2.1.3 Computer Integrated Manufacturing – CIM...............................................................4 2.1.4 Computer Aided Engineering – CAE ........................................................................4
2.2 Porque Usar Sistemas de Engenharia................................................................................ 5 2.3 Vantagens do uso da Informática ...................................................................................... 8
CAPÍTULO 3. ESTUDO DE CASO.................................................................................. 15 3.1 Processo Atual de Engenharia....................................................................................... 15 3.2 Product First.................................................................................................................. 18 3.3 Implantação Projeto........................................................................................................ 20
3.3.1 Levantamento dos custos de retrabalho e sucata .....................................................20 3.3.2 Comparação entre custos dos softwares de mercado................................................24 3.3.3 A escolha...................................................................................................................25 3.3.4 Justificativa da escolha ............................................................................................25 3.3.5 Orçamentos para implementação do Pro|Engineer ..................................................27 3.3.6 Detalhes passo a passo para implementação............................................................28 3.3.6.1 Desenvolvimento de novos produtos....................................................................28 3.3.6.2 Engenharia projetos e manufatura ........................................................................28 3.3.6.3 Pontos no processo de desenvolvimento ..............................................................29 3.3.7 Vantagens a serem alcançadas..................................................................................30 3.3.8 Solução Product first................................................................................................32
CAPÍTULO 4. CONCLUSÕES ......................................................................................... 34
Referências bibliográficas...................................................................................................... 35
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CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO
O desenvolvimento de um novo produto pode se iniciar com um primeiro contato entre
o pessoal da empresa fornecedora com o cliente, desse modo são definidos alguns parâmetros
para que se possa dar início ao escopo do projeto.
Há casos em que o cliente tem apenas uma idéia do que se deseja, já em outros, tem se
um esboço do projeto, ou seja, apenas uma geometria do produto final e a partir daí, existe um
estudo preliminar quando é feita uma análise de viabilidade de se transformar essas idéias em
realidade.
1.1 Objetivo
Este trabalho tem como finalidade a seleção de uma plataforma CAD 3D(Computer
Aided Design) para auxiliar o desenvolvedor em novos projetos em uma empresa, onde
buscamos incorporar em suas estruturas programas de qualidade e produtividade, ou seja,
nada mais do que sobreviver e prosperar num mercado cada vez mais competitivo e exigente.
Sobreviver nos dias de hoje significa romper com os métodos de gestão ultrapassados e
colocar à disposição da sociedade produtos ou serviços que levem satisfação à mesma, onde
prosperar significa elevar este índice de satisfação a níveis cada vez maiores. Esta é, em
última instância, a razão de existirem as organizações: “satisfazer as necessidades das
pessoas!”
1.2 Justificativa
Setores de projetos desenvolvendo produtos em 2D, não percebem falhas no desenho,
passam o mesmo para a manufatura que também não visualiza o erro que só é descoberto
depois que o produto foi fabricado, fatalmente com defeito, casionando mais do que o
indesejável prejuízo, entre tantos outros problemas.
A maioria das empresas que trabalha com sistemas de CAD 2D certamente já
enfrentaram problemas semelhantes e acumularam prejuízos com seus erros na hora de
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reprojetar e fabricar novamente o produto. Esse tipo de problema, já algum tempo em
grandes empresas não se é mais problema e pode estar com os dias contados também entre os
pequenos usuários.
A evolução dos antigos programas de CAD 2D para 3D e o lançamento de novos
produtos com essas características, a preços acessíveis (em torno de R$ 15 mil), estão
tornando os projetos de engenharia em 2D totalmente obsoletos.
Existem boas razões para qualquer empresa que trabalhe com sistemas 2D migrar para
3D ou comprar seu primeiro CAD já em 3D. Mesmo que o aprendizado sobre o uso da nova
ferramenta não seja fácil, os resultados serão sempre compensadores.
1.3 Metodologia
Esta pesquisa se trata de uma analise qualitativa, onde a seleção de uma nova alternativa
para a condução de um processo de desenvolvimento de novos produtos. Para a sua
elaboração uma pesquisa bibliográfica, incluindo livros, revistas, catálogos, informações de
profissionais da área, será feita com o intuito de levantar o maior número possível de
informações referentes ao tema estudado.
Tendo em vista o caráter prático do tema além das fontes em mídia impressa, consultas
a alguns sites e coleta de dados serão realizadas na empresa. Sem excluir eventuais
experiências com outras empresas que passaram pelo mesmo problema. Com isso pretende-se
durante o processo de seleção chegar a uma solução otimizada tanto técnica como
economicamente, com o aval da diretoria e o valor de investimento limite que foi
estabelecido.
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CAPÍTULO 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Softwares de Engenharia
2.1.1 Computer Aided Design – CAD
Um sistema CAD (Projeto Assistido por Computador) pode ser usado em projetos
mecânicos, elétricos, eletrônicos, de engenharia civil, aeronáutica e naval entre outros.
Dentro desse contexto pretende-se analisar o CAD voltado sempre para a área de produção,
processos. Trata-se de Projeto Auxiliado por Computador em cujo ambiente ocorre a criação,
modificação, análise e otimização de um projeto. Projetos assim criados podem ser
arquivados na memória do sistema e recuperados para uso posterior, diminuindo
consideravelmente o espaço físico necessário tanto para salas de desenho manual quanto para
guardar os desenhos gerados.
A primeira vantagem marcante do CAD é poder simular montagens e analisar os
processos do ponto de vista da qualidade, uma vez que “Levantamentos constataram que as
causas básicas de muitos problemas da qualidade estavam, em cerca de 80% dos casos, no
projeto e não na fabricação ou outro fator qualquer.” (MARTINS, Petrônio G. – 2002, p. 65).
A segunda é a facilidade em compartilhar as informações entre os diversos estados ou
paises. Um projeto que está sendo desenvolvido pela filial brasileira de uma empresa
multinacional, por exemplo, pode ter seus desenhos enviados via internet, para a matriz que
fica na Alemanha, a fim de que se possam fazer comentários, modificações e autorizações,
diminuindo o tempo de resposta e acelerando o processo de produção.
2.1.2 Computer Aided Manufacturing – CAM
Um sistema CAM (Fabricação Assistida por Computador) são aplicações diretas, nas
quais o computador é usado ou para monitorar ou/para controlar as operações de manufatura e
permite que máquinas executem operações seguindo comandos a partir de seu computador,
desenvolvendo atividades de geração, transmissão e controle de execução.
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Essas máquinas são controladas numericamente (C.N.C) com informações pré-
programadas ou codificadas. Com exatidão esses comandos podem fazer com que o
processador reconheça automaticamente um modelo da peça, identifique o material a ser
utilizado e selecione as ferramentas necessárias para a produção. Furadeiras, tornos,
cortadeiras, puncionadeiras, ponteadeiras, fresas, entre outras são algumas dessas máquinas
comandadas pelo CAM.
2.1.3 Computer Integrated Manufacturing – CIM
É função de um sistema CIM integrar todas as áreas de uma empresa. Como próprio
nome diz, integrar atividades que estão diretamente ligadas ao processo de transformação
CAD/CAM como: área de engenharia do produto, engenharia do processo ou industrial,
planejamento do processo, produção, vendas e marketing. Basicamente é denominado de
monitoramento baseado em computador e controle de todos os aspectos do processo de
manufatura.
O conceito de CIM está voltado exatamente para a disponibilização da informação
necessária em toda a empresa. Quanto maior a integração das informações e atividades, maior
a capacidade da empresa em melhorar sua capacidade de competir no mercado. As principais
vantagens alcançadas são: produtos de alta qualidade, projetos novos com qualidade levada,
prazos de entregas menores, maior produtividade com menor custo, capacidade de
antecipação e reação rápida.
Para isso é necessário integrar aplicações, ou seja, trabalhar com uma base de dados
comum para projeto, análise de engenharia, preparação técnica, planejamento, monitoramento
e controle da produção. Faz-se necessária ainda a integração de hardware e software, para
evitar incompatibilidade.
2.1.4 Computer Aided Engineering – CAE
Um sistema CAE (Computer-Aided Engineering), ou Engenharia Auxiliada por
Computador, é a aplicação de software na engenharia para analisar a robustez e o desempenho
de componentes e conjuntos. Isto engloba a simulação, validação e otimização de produtos e
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ferramentas industriais. Em outras palavras, um sistema CAE tem a capacidade de simular um
projeto sob uma variedade de condições, para verificar se, depois de pronto, ele efetivamente
funcionará.
A tecnologia CAE mudou radicalmente a forma como os projetistas avaliam o
comportamento de seus produtos, uma vez que praticamente eliminou a necessidade da
construção de protótipos, que consomem tempo e dinheiro. Com um software CAE, diferentes
tipos de análises podem ser realizadas, como estruturais, térmicas, dinâmicas e de fluidos.
Através destas análises, uma grande quantidade de cálculos é alcançada em tempo reduzido,
obtendo dados de tensão, deformação, velocidade, força, entre outros.
Utilizando um software CAE, os projetistas ganham mais tempo para se concentrar no
projeto e utilizar toda sua criatividade. Possíveis erros podem ser corrigidos logo no início do
projeto, reduzindo o tempo de lançamento do produto no mercado. Cada vez mais, os sistemas
CAE estão sendo utilizados para prover informações e assim ajudar as equipes de projeto a
tomar decisões inteligentes, que economizem tempo, dinheiro e tragam mais lucratividade às
empresas.
O termo CAE também tem sido utilizado por alguns no passado para descrever o uso da
tecnologia informática no âmbito de engenharia em um sentido mais amplo do que apenas
análise de engenharia.
2.2 Porque Usar Sistemas de Engenharia
Após muitos estudos realizados por pesquisadores das áreas de engenharia de produtos e
produção, é incontestável a eficiência e precisão nos sistemas de CAD/CAE/CAM, por isso
diversas indústrias de diversos segmentos optaram para o uso desses sistemas desde os
meados dos anos 80.
Segundo Penteado (1989) a área de projeto/processo, apesar de ser um dos pontos
chaves para se obter produtividade e alta qualidade, não acompanhou os novos
desenvolvimentos ocorridos nas outras áreas. Ele conclui que há um descompasso dentro da
estrutura industrial, uma vez que o planejamento do processo é o elo entre o projeto e a
produção.
Owen (1995), afirma que o propósito do projeto e do processo é selecionar e definir, em
detalhe, os processos a serem executados em uma peça, de maneira econômica, de acordo
com as especificações do projeto. E o resultado disso é um plano de processo, também
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conhecido como roteiro de fabricação, folha de processo e folha de operações. Nele deve
constar a seqüência de operações, máquinas, ferramentas, tempos de fabricação de uma peça.
A conclusão dos autores diz respeito que estas informações refletem-se diretamente em vários
setores de uma indústria principalmente no PCP (Planejamento e Controle da Produção).
De acordo com Folks (1997), no sentido de racionalizar e integrar o planejamento do
processo existem muitos trabalhos sobre o desenvolvimento e a aplicação de sistemas de
Planejamento do Processo Assistido por Computador (CAPP). Além disto, a maior parte
desses trabalhos é realizada por universidades, sem qualquer compromisso pragmático com
aplicação prática. Os autores concluem que normalmente os sistemas CAPP com maior
sucesso são aqueles resultantes do desenvolvimento específicos dentro de empresas e que
essas soluções, no entanto, por serem específicas, dificilmente poderão ser aplicadas em
outros ambientes.
Outra importante análise feita pelos mesmos autores diz respeito que dentro da filosofia
da manufatura integrada por computador(CIM), o CAPP torna-se cada vez mais importante,
viabilizando a integração CAD/CAM (Computer Aided Design and Manufacturing). A
integração parcial CAD/CAPP/CAM é o primeiro passo rumo ao CIM. Associado isso,
podemos citar um bom exemplo, que o sistema de PCP trabalha baseado na seqüência de
fabricação e normalmente esta informação tem de ser digitada, por meio da integração, com o
CAPP elimina-se tal função.
Constatou Thalmann (1993) que os sistemas CAD existentes hoje no mercado não
oferecem nenhum suporte para a integração informatizada com um sistema CAPP e
conseqüentemente de ambos com um sistema CAM. Alguns fabricantes de sistemas
CAD/CAM oferecem a possibilidade de uma transferência direta dos dados geométricos entre
os dois módulos, entretanto toda a informação tecnológica, como por exemplo tolerâncias,
não consta desta transferência e o processista necessita recorrer ao desenho da peça para
verificar as tolerâncias definidas pelo projetista e preparar um programa N.C. que permita
obter as cotas dimensionais especificadas. Portanto, afirmam os autores que nesta situação
cabe ao processista tomar todas as decisões com respeito ao processo de fabricação. No caso
específico da interface CAD/CAPP, o usuário precisa traduzir toda a informação de natureza
geométrica do sistema CAD para uma linguagem que os sistemas CAPP entendam, ou seja,
uma linguagem baseada em manufacturing features, além de que todos os atributos
tecnológicos necessitam também serem redefinidos. Isto significa uma duplicação de esforços
e o aumento do risco de erros na cadeia de transferência de informações. Os autores
concluíram que uma interface para a integração informatizada de sistemas CAD/CAPP com o
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objetivo de eliminar a redefinição de informações e de gerar automaticamente o processo de
fabricação deve, portanto, ser necessariamente baseada em manufacturing features.
Mahoney, D.P (1994, p.268) menciona que uma integração completa entre uma solução
MRP e CAPP só ocorreria se ambos os sistemas compartilhassem das mesmas tabelas, com a
mesma lógica intrínseca. Isto significa que uma real integração entre sistemas com esse grau
de afinidade e superposição só ocorre quando a fase de projeto de ambos os sistemas for feita
em conjunto. No entanto diz o autor, a transferência dos dados do CAPP para o
MRP(planejamento das necessidades de materiais) garante a funcionalidade desejada, desde
que as modificações no processo sejam efetuadas no CAPP. Isto é possível de fazer em
diversos pontos da fábrica, pois o ambiente CAPP pode ser distribuído em larga escala por
meio de redes de computadores. Dessa forma afirma Mahoney [1994], cada grupo de usuários
pode ter acesso a parte das funções do sistema em qualquer ponto físico da empresa. Com
isso, elimina-se a necessidade de se transferir documentos via correio interno da empresa,
agilizando-se as atividades de operação, liberação e complementação de um plano de
processo. Pode-se então trabalhar paralelamente em um plano de processo, com cada usuário
acessando um documento particular do plano.
De acordo com Silma (2000, p.66) a aplicação integrada de soluções AD/CAE/CAPP
pressupõe uma base de dados única. Condição difícil de implantar, mas que se torna viável se
um único fornecedor oferecer um pacote de soluções.
Mesmo assim seu sucesso é limitado, pois dificilmente um único fornecedor consegue
desenvolver todas estas equações em cima de um padrão único. Vários casos a aplicação
integrada é definida por intermédio da compatibilidade entre as diversas soluções. As
interfaces padrão, por sua vez, ainda são limitadas e não se consegue transferir todas as
informações que estão em um sistema para outro. A ênfase na transferência de informações é
suficiente para a integração completa das atividades de engenharia suportadas por estas
soluções. Não basta apenas integrar os sistemas, é preciso analisar as flagrantes dificuldades
de comunicação.
Segundo Vilela (2000), empresas que optarem pela adoção de soluções integradas, que
giram em torno das atividades de planejamento e controle da produção e do piso-de-fábrica,
tentam abranger todas as atividades da empresa. Um problema relativo a esta opção é a
integração entre as soluções com ferramentas computacionais isoladas e poderosas, como o
CAE/CAD/CAPP/CAM, etc., e o suporte das atividades que não são atendidas por esses
pacotes integrados. Estes problemas, afirmam os autores, se deve à falta de um modelo de
referência para o desenvolvimento de soluções integradas. As tentativas para se obter um
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modelo padronizado ainda se encontram em fase conceitual e não conseguem satisfazer as
concepções de diferentes fornecedores de software concluem os autores.
Schulz e Schützer (1995), constataram que desenvolvimentos importantes também
foram realizados nas áreas de planejamento (CAPP), manufatura (CAM), mas, tal como
ocorrem com os sistemas CAD, eles apenas trouxeram soluções para problemas locais.
Segundo os autores um sistema CAPP pode gerar um plano de processo automaticamente,
mas somente quando o usuário fornece uma redescrição baseada em features de manufatura
da peça.
2.3 Vantagens do uso da Informática
Como a evolução dos antigos programas de CAD 2D para 3D houve um aumento
significativo, com isso aumentando a concorrência, fazendo com que os preços cada vez mais
diminuíssem estão tornando os projetos de engenharia em 2D totalmente obsoleto.
Existem razões de sobra para qualquer empresa que trabalhe com sistema 2D migrar
para 3D ou comprar seu primeiro CAD já em 3D. Mesmo que o aprendizado sobre o uso da
nova ferramenta não seja fácil, os resultados serão sempre compensadores.
Segundo depoimento de alguns profissionais da área, como PELICIA, 2003, projetista
da Indeplast, empresa fabricante de tampas de garrafa de bebidas e para embalagens de
produto de higiene e limpeza cosméticas e alimentícias conta que, até recentemente,
desenvolvia os projetos dos moldes para fabricar as tampas em 2D.
Hoje Pelicia usa o sistema de modelamento 3D, Solidworks, ainda em fase piloto e,
mesmo não tendo dominado todos os recursos do sistema, não esconde o entusiasmo com as
novas possibilidades de trabalho.
Apesar disso, Pelicia já contabiliza ganhos com a mudança. Segundo ele, ficou muito
mais fácil perceber quando o projeto não está bom ou quando há uma interferência antes que
o molde seja fabricado. Com certeza isso fez com que o tempo de projeto e fabricação dos
lotes diminuísse muito.
Esse é apenas um exemplo dos benefícios que o uso dos programas de CAD 3D pode
trazer para os usuários de CAD. A literatura sobre o assunto está cheia deles.
Em depoimento ZANQUETTA 2003, diretor da Ascongraph, afirma que o ganho de
tempo pode ser facilmente aferido. Um trabalho que seria feito em uma semana em 2D, pode
ser feito em um dia e meio se projetado em 3D.
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Além da agilidade e redução do número de falhas nos projetos, o CAD 3D traz outros
benefícios ainda mais importantes, como a melhoria na qualidade dos projetos e nas
informações geradas pela engenharia, além da possibilidade de visualizar montagens, simular
mecanismos, fazer análise por elementos finitos entre outras.
Os programas 3D não eliminam totalmente os desenhos 2D, ainda usados no processo
de detalhamento de praticamente todos os projetos de produtos com a vantagem dos próprios
sistemas 3D geram automaticamente os desenhos 2D a partir dos modelos 3D. Isso implica
numa redução de cerca de 80% do tempo de detalhamento.
A tecnologia 3D facilita também a extração de listas de materiais e de propriedades de
massa, a divulgação de informações de projetos e a comunicação da engenharia para outros
departamentos da empresa, bem como para os fornecedores.
Apesar de todos esses benefícios que empolga quem já teve acesso á tecnologia, muitos
projetistas ainda resistem em trocar o 2D pelo 3D. Tem projetista que é viciado em 2D, cerca
de 80% deles ainda depende de motivação para serem convencidos a mudar, afirma
Zanquetta. Segundo ele, é preciso paciência para mostrar aos projetistas que o 3D é uma
evolução natural e que a tecnologia não é nada tão complexa assim.
O sistema CAD, é com certeza nos dias de hoje, uma ferramenta vital para as indústrias
de diversos ramos. Por meio desta poderosa ferramenta a maioria dos projetos podem ser
elaborada com o auxilio do sistema, minimizando tempo e erros.
A sigla CAD (Computer Aided Design) pode ser traduzida por Projeto Assistido por
Computador. Os sistemas CAD tornaram-se conhecidos principalmente a partir da década de
70, no contexto de engenharia mecânica, aeronáutica e civil.
Representaram uma verdadeira revolução na forma de se desenvolver projetos, usando-
se dos novos recursos de Computação Gráfica disponibilizados pelo surgimento das chamadas
"workstations". Hoje em dia, os benefícios de se utilizar a tecnologia CAD são amplamente
conhecidos de todos. O uso de softwares de CAD já se disseminou em áreas tão diversas
quanto o tradicional projeto mecânico e arquitetônico.
O CAD é uma poderosa ferramenta de trabalho para a execução de desenhos técnicos.
Um sistema CAD contém, entre seus inúmeros recursos, um editor gráfico com capacidade de
criar e editar elementos gráficos, textos e símbolos que irão constituir o desenho final. Os
desenhos são salvos em arquivos de computador, o que torna seu manuseio fácil e seguro,
além de poder proporcionar ao usuário uma forma organizada e com históricos anteriores das
revisões de toda documentação. Isso possibilita evitar o volume enorme de documentos
obsoletos que antigamente faziam parte do dia a dia dos engenheiros e que em alguns lugares
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ainda o tenham. Esses benefícios fazem com que o ambiente de trabalho fique mais
organizado, oferecendo melhores condições de desenvolvimento e formas mais eficazes de
conduzir os trabalhos.
No entanto, é preciso encarar um desenho feito em CAD não como um conjunto de
linhas, arcos e círculos, mas como uma fonte consistente de informações para qualquer outro
profissional ligado ao projeto. Um projeto engloba, via de regra, várias atividades paralelas,
que são desenvolvidas isolada ou simultaneamente. Assim, no momento em que profissionais
de áreas diferentes interagem com uma mesma fonte de dados e por intermédio desta
interação desenvolvem um projeto específico necessário, se torna a troca de informações com
a fonte de dados e com os demais projetos correlatos. O sistema então nos auxilia nessa
iniciativa.
A utilização de sistemas computacionais nas diferentes áreas da engenharia é uma
exigência do atual mercado globalizado e altamente competitivo, implicando que empresas
produzam cada vez mais, melhor e com custos reduzidos. Os atuais sistemas de CAD são
capazes de aumentar a eficiência de praticamente todas as atividades realizadas por um
Departamento de Projetos. O sistema possibilita um maior número de alternativas de projeto
para análise durante a fase de concepção:
Defeitos de um novo projeto são corrigidos antes mesmo da construção de um único
protótipo e as diferentes etapas do processo de engenharia desenvolvem-se de maneira
integrada e simultânea (ANACLETO,R.C, 1991, p.73-74).
No contexto do sistema CAD, pode-se destacar como principal vantagem no uso do
sistema a possibilidade de um projeto virtual, onde por meio de diversas ferramentas
integradas aos programas, pode-se verificar possíveis erros ou interferências no projeto.
Dessa forma a Realidade Virtual (RV) vem a cada dia permitindo aos fabricantes
condições altamente favoráveis de se economizar em desenvolvimento de protótipos e lotes
pilotos, com a conseqüente redução nos custos de desenvolvimento de novos produtos e no
preço final do produto. Isso possibilita às empresas entrarem na disputa de mercado com
produtos importados, já que com a redução no custo o mercado pode se ampliar cada vez
mais.
Muitas empresas têm mesmo adotado a RV como a forma mais eficaz de vender seus
produtos, validar seus protótipos e treinar/ensinar seus funcionários ou no caso de instituições
de ensino, seus alunos (VALERIO Netto, 1998, p.131). Pode-se afirmar que a tecnologia de
RV oferece, atualmente, uma opção financeiramente acessível de projetar o futuro, ao alcance
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das empresas e instituições. Todo esse processo engrandece os trabalhos de novos
desenvolvimentos.
Vários artigos citam as vantagens e facilidades da utilização da RV na indústria,
principalmente na área da manufatura, inclusive com uma sinopse de todos os campos
envolvidos. Por exemplo, a RV pode ser utilizada para (Exhibitors, 1997, p.112-113):
• Projetar máquinas que podem ter seu desempenho estrutural e funcional avaliado
e testado;
• Desenvolver uma ergonomia funcional e confiável sem a necessidade de
construir um modelo em escala real;
• Projetar produtos que possuam design estético segundo a preferência de cada
cliente;
• Garantir que equipamentos sejam fabricados dentro de normas estabelecidas por
órgãos governamentais;
• Facilitar operações com controle remoto de equipamentos (telemanufatura e
tele-robótica);
• Desenvolver e avaliar processos que assegurem a manufaturabilidade,sem
produzir de fato o produto em escala comercial;
• Desenvolver planos de produção e rotinas e simular se esses estão ou não
corretos;
• Educar colaboradores em técnicas avançadas de manufatura, com ênfase,
principalmente em segurança no trabalho.
Outras fontes de consulta sugerem aplicações das técnicas de RV em projetos de
processos de manufatura, introduzindo aspectos importantes no desenvolvimento de produtos
competitivos. Outro ponto abordado diz respeito à eficiência e qualidade dos projetos
desenvolvidos em RV para sistemas de manufatura (Kreitler et al.,1995, p.522). Essas
técnicas dão suporte a sistemas modernos e atuais, e são frutos de pesquisas.
É importante salientar que diversas instituições de pesquisa trabalham para validar
novas formas de utilização da RV no campo da manufatura, produção e engenharia mecânica,
como é o caso, por exemplo, do Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and
Automation (IPA) que aplica a RV para automação da produção flexível e para o
planejamento de células industriais robotizadas(simulação) (Encarnação et al., 1994), e do
Industrial Virtual Reality Institute (IVRI) da University of Illinois at Chicago que pesquisa
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ambientes virtuais para modelagem e leiaute de fábrica, planejamento de processos e eventos
discretos, telecolaboração e etc. (Banerjee et al., 1997, p.212; Exhibitors, 1997, p.110).
Essa área está crescendo de tal forma que já existem projetos em andamento no
National Institute of Standards and Techology (NIST) para padronizar as interfaces e os
protocolos de manufatura, com o intuito de permitir a comunicação entre as diversas
ferramentas de software, bancos de dados e sistemas de produção que empreguem aplicações
de manufatura virtual e distribuída (Kent, 1997, p. 201).
Ambientes virtuais também são aplicados para prototipagem, auxiliando assim, no ciclo
de desenvolvimento do produto. A partir de informações sobre a geometria e topologia do
projeto, os resultados da simulação obtidos por ferramentas de modelagem combinadas com
cálculos da cinemática, o material, a tolerância e outros dados disponíveis sobre o produto,
será possível gerar protótipos realistas no computador, diminuindo os custos com protótipos
reais e os tempos de disponibilização para testes Rix et al. (1995). Um protótipo virtual
permite, ainda, interações com o produto mesmo nos estágios iniciais de desenvolvimento. As
principais vantagens que a prototipagem virtual pode trazer para os processos industriais são:
• Redução de Tempo: O parâmetro tempo é, atualmente, um fator essencial para a
indústria. O time-to-market, isto é, o tempo que um produto leva desde o seu
desenvolvimento até a colocação do mesmo no mercado consumidor, é a chave do
marketing que diferencia os competidores.
• Diminuição de Custos: Os protótipos virtuais permitem reduzir o número de
protótipos físicos criados, possibilitando uma redução no tempo de desenvolvimento
do projeto e na quantidade de trabalho humano empregado. Isso é o ponto crucial para
a empresa fabricar seus produtos com preços cada vez mais competitivos.
• Ferramentas e Materiais: Também reduz a quantidade de ferramentas e materiais
utilizados para a confecção do protótipo físico. Os resultados do protótipo virtual são
obtidos mais rapidamente e, por isto, possibilitam um feedback para o projeto antes
dos custos de produção serem fixados.
• Melhoria na Qualidade: Permite a aplicação de diferentes alternativas a um projeto
de forma rápida e eficaz, favorecendo a validação de soluções apropriadas que
satisfaçam os parâmetros especificados pelo cliente, a um menor custo.
Para Leston (1996), a prototipagem virtual é uma das áreas mais importantes da
automação de projetos utilizando recursos de RV. Alguns artigos (TERESKO,1995;
DUPONT, 1996; DVORAK, 1997; BRUNETTI et al., 2000) expõem as justificativas do uso
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da prototipagem virtual, principalmente na área automobilística Mahoney (1995), outros
trabalhos discutem perspectivas da prototipagem virtual no mercado, técnicas avançadas de
modelagem de produto utilizando este novo recurso, e exemplos de aplicações industriais Rix
et al. (1995).
Com os ambientes virtuais para prototipagem, os pesquisadores podem realizar uma
avaliação muito mais rápida dos novos projetos, pois podem operar o equipamento e avaliar a
montagem e as restrições sem construir um único protótipo físico. Isto reduz os custos, já que
não há gastos com peças e horas de montagem dos protótipos mecânicos. O sistema também
permite diminuir o tempo de análise da concepção do novo projeto e incorporá-lo mais
rapidamente ao processo de produção, (RESSLER, 1997, p. 204), fazendo grande diferença
para o processo de manufatura, com a redução considerável de lead time. E abreviando o
lançamento do produto.
Outra área a se beneficiar com a aplicação de RV é a simulação. O objetivo principal do
estudo da simulação é melhorar a eficiência das decisões administrativas (SHANNON, 1975,
p.101-103), sendo esta uma característica desejável da simulação, especialmente para
modelagem de processos de manufatura, com animação gráfica, (LAW & HAIDER, 1989). A
animação permite um excelente meio de estabelecer a credibilidade do modelo simulado
(SEEVERS, 1988). Segundo Van Norman (NORMAN, 1992), a RV é uma das principais
ferramentas visuais a serem utilizadas no futuro para simulação de manufatura.
Seguindo a mesma linha de raciocínio, Lobão & Porto,1996 afirmam que a nova
tendência para simuladores de eventos discretos aponta para sistemas interativos e
inteligentes, nos quais técnicas de RV, inteligência artificial e sistemas especialistas serão
amplamente empregadas. A RV seria utilizada, inicialmente, no módulo de animação, a
componente do software responsável por exibir a interação entre os diversos componentes do
modelo durante a execução de uma corrida de simulação.
Dessa forma, o usuário poderá não apenas interagir com os componentes do sistema
durante seu "funcionamento virtual” , como também imergir no interior do modelo,
garantindo maior realismo ao sistema e permitindo uma exploração mais rica do mesmo.
Outro autor Jones & Cygnus (1993) expõe em seu trabalho como a RV pode ser agregada a
softwares comerciais de simulação de manufatura e conclui que a implementação de uma
interface em RV é comercialmente viável, fornecendo um maior suporte de apoio à decisão e
aprofundando o entendimento do modelo de simulação.
Na área de simulação de piso de fábrica existe um esforço por empresas de simulação e
universidades voltadas para o desenvolvimento de ambientes para estudo dos vários aspectos
14
de um modelo imersivo baseado em técnicas de modelagem em RV. Os participantes desse
empreendimento já desenvolveram um modelo de fábrica de engrenagens utilizando um
software avançado de RV e uma plataforma CAVE (BANERJEE & BANERJEE, 1995;
BANERJEE & MEHROTRA, 1995; BANERJEE et al., 1997), e está se constituindo em
sucesso no contexto das inovações.
Por fim, é importante salientar que a busca por vantagens competitivas acarreta uma
modernização do sistema produtivo das empresas, e o emprego cada vez mais amplo de
equipamentos mais modernos e sofisticados. Tais equipamentos exigem mão-de-obra mais
especializada, especialização que questiona os métodos tradicionais de ensino e treinamento,
já que demanda a transferência de uma quantidade maior e mais complexa de conhecimento,
de uma forma mais eficiente e em um intervalo de tempo menor. Vários autores (McCARTY
et al., 1994; MOSHELL et al., 1994; ROSENBLUM, 1995) relatam o uso da RV para ensino
e treinamento nesse contexto. Kozak e Wittenberg (KOSAK et al., 1993; WITTENBERG,
1995) apresentam estudos nos quais os resultados obtidos do treinamento com o uso de RV
são claramente superiores àqueles obtidos utilizando-se sistemas reais.
15
CAPÍTULO 3. ESTUDO DE CASO
3.1 Processo Atual de Engenharia
O primeiro passo para o desenvolvimento do projeto, é a apresentação feita pela
engenharia de produto de um conceito inicial, por meio de uma apresentação em maquete
eletrônica ou seja, uma imagem em 3D é gerada pelo software atual, onde será exposta de
maneira real a forma e design do produto.
Essa apresentação servirá de base para que o cliente saiba de que forma será
desenvolvido o seu produto. A imagem é exatamente como ficará o seu produto quando
acabado (Figura 3.1). Esse processo elaborado no Autocad é um pouco lento, devido à falta de
recursos. Além de ser lento, para ser feita alguma alteração nos sólidos gerados, tem-se de, na
maioria das vezes, redesenhar a peça, pois a mesma não é parametrizada(se altera o modelo,
conseqüentemente todas etapas do processo se atualizam imediatamente).
Feita a apresentação ao cliente, e o mesmo aprovado, os projetistas elaboram um
cronograma para estabelecer as etapas do projeto.
Os primeiros passos do projeto são os cálculos, onde os projetistas irão analisar as
estruturas e matéria prima a serem utilizadas no projeto.
Figura 3.1 - Imagem gerada pelo software para apresentação
16
Atualmente a velocidade na condução do projeto ainda é um pouco lenta, isso ocorre
por diversos motivos, o principal é que o projetista além de modelar as peças, tem ainda que
fazer o desenho de blank(geratriz plana), e em alguns casos isso leva mais tempo que o
próprio modelamento, fazendo com que o tempo do processo de desenvolvimento aumente.
Pode se comparar, por meio da figura 3.2, o tempo para o desenvolvimento de uma peça
relativamente simples (Figura 3.3) desenvolvida no Autocad, e com isso fazer uma
comparação com outros softwares, que oferecem ferramenta específica para o
desenvolvimento de blank.
Figura 3.3 – Imagem do desenho gerado em Autocad
tempo(h) Projeto 2,0
Modelamento 0,5 Desenvolvimento do Blank 0,5
tempo total 3,0 h Figura 3.2 – Tempo de projeto
17
O tempo total para essa peça foi de três horas, e com probabilidade de erro, pois o fator
humano pesa muito nesse tipo de projeto, pois o projetista pode esquecer de algum detalhe
que faça parte do modelo e não seja incluído no blank, e um outro tipo de erro muito comum é
no cálculo do desenvolvimento total do blank, esse cálculo pode ser feito da seguinte maneira:
somam-se todas as medidas externas das dobras, e subtrai-se um fator K para cada dobra de
90º.
No exemplo citado (Figura 3.3), as peças contêm quatro dobras a 90º, isso significa que
o fator K será descontado quatro vezes, mas, tem casos que no momento do cálculo esquece-
se de subtrair o fator, e a peça conseqüentemente fica menor, ou vice versa.
Além do comprimento ou largura, as furações ou rasgos existentes na peça ficam fora
de medidas, e conseqüentemente as peças serão sucateadas, pode acontecer também em
alguns casos que pode ficar faltando algum detalhe na peça, a mesma poderá ser retrabalhada,
sempre com a geração de custos.
O tempo calculado na elaboração de um projeto, deve se claro, levar em conta a
habilidade e domínio do projetista sobre o software utilizado.
Em projetos complexos, o número de peças reprovadas aumenta, pois há casos em que
em um único produto são incorporados por volta de mil e quinhentos itens(produto final e
todas suas peças que integram o produto), e para gerenciar um projeto como esse, o Autocad
não dispõe de nenhum recurso. Já em outros softwares existentes no mercado essa ferramenta
de gerenciamento de projeto e desenhos auxilia bastante na elaboração dos projetos, além de
gerenciar as revisões dos desenhos alterados.
Para todos os projetos, tem a necessidade da fabricação de um protótipo, onde o mesmo
servirá para que tanto o cliente como a engenharia analise as alternativas de produção.
Também passará pela análise da engenharia de processo, para que sejam projetados os
dispositivos necessários ao processo de fabricação, pois quando as peças estiverem em
processo, os gabaritos irão garantir a precisão das mesmas. Por isso essa fase é muito
importante.
Ocorre casos em que o cliente solicita algumas alterações no projeto, neste caso ambas
as partes entram em comum acordo, para que se julgue a necessidade ou não da elaboração de
mais um protótipo antes da fabricação do lote piloto.
A melhoria contínua de um produto é a maneira de diminuir os gastos desnecessários, e
a engenharia de produção tem a função de analisar as melhorias necessárias para cada
produto.
18
Para próxima fase, o produto é liberado para a unidade fabril, sendo estampado,
montado e ajustado, em uma condição única de confiabilidade sobre os programas CNC e
informações finais de projeto pré definidas.
É importante dizer que a solução dessa proposta, incorpora também de forma
automática, todo o trabalho de gestão de atualização dos projetos, minimizando o tempo desta
atividade e assegurando a integridade das informações, como também eliminando a
possibilidade de erro humano no controle das mesmas (processo).
Todo o trabalho de modelagem 3D, baseado em conceito de parametrização, associando
ainda as facilidades de modelamento em sólidos e superfícies entre outras, permite sugerir
reduções da ordem de 80% no tempo e respectivo custo desta etapa, se comparado ao
processo utilizado com Autocad.
A geração de detalhamento 2D é particularmente privilegiada com a solução, pois sua
característica de geração automática do detalhamento, permite uma expectativa de redução de
tempos e custos, da ordem de 90%.
Ganhos consideráveis serão percebidos também nas atividades de conversão de
informações, da qual todas as informações geradas serão reconhecidas de forma imediata
pelos módulos do novo software.
A etapa de geração de programas como as de puncionadeiras e laser, também são
contempladas, principalmente quando da necessidade de reprogramação devido a alterações
no produto. O programador de CAM, não mais terá que refazer programas, pois a integração
obtida pela solução, permite a alteração dos trajetos de forma imediata, bastando ao
programador executar pequenos ajustes, caso necessário.
Com a intenção de facilitar uma avaliação qualitativa e quantitativa, poderemos mostrar
a comparação da plataforma 2D X plataforma 3D.
3.2 Product First
A solução Product First, tem como filosofia abrir as possibilidade de execução de todo
o desenvolvimento de forma integrada, ou seja, todas as ações/etapas estarão conectadas entre
si, propiciando uma situação de eliminação de tempos com alterações e ou erros em projetos,
garantindo ainda a integridade das informações de projetos em qualquer setor envolvido,
eliminando a necessidade de re-trabalhos por problemas de controle de atualização das
19
informações, pois esta apresenta total integração entre todas as etapas do processo necessário
a objetivar o produto final.
Em conseqüência desta propriedade, as alterações que venham a existir durante o
processo de desenvolvimento, serão efetuadas única e exclusivamente, na informação do
produto, e de forma automática todas as outras informações geradas em etapas subseqüentes
serão alteradas, sem a necessidade de multiplicação de retrabalhos.
Completada esta fase, o produto é liberado para a unidade fabril, sendo estampado,
montado e ajustado, em uma condição única de confiabilidade sobre os programas CNC e
informações finais de projeto previamente definidas.
É importante realçar que a solução proposta, incorpora também de forma automática,
todo o trabalho de gestão de atualização dos projetos, minimizando o tempo desta atividade, e
assegurando a integridade das informações, eliminando a possibilidade de erro humano no
controle das mesmas.
Todo o trabalho de modelagem 3D, baseado em conceito de parametrização, associando
ainda as facilidades de modelamento em sólidos e superfícies entre outras, permite sugerir
reduções da ordem de 80% no tempo e respectivo custo desta etapa, se comparado ao
processo utilizado Autocad.
A geração de detalhamento 2D é particularmente privilegiada com a solução
Pro|ENGINEER, pois sua característica de geração automática do detalhamento, permite uma
expectativa de redução de tempos e custos, da ordem de 80% a 90%.
Ganhos consideráveis serão percebidos também nas atividades de conversão de
informações, dado que pelo conceito Product First, a qual todas as informações geradas serão
reconhecidas de forma imediata pelos módulos do software Pro|ENGINEER.
A etapa de geração de programas de puncionadeiras e laser, também são contemplados,
principalmente quando da necessidade de reprogramação devido a alterações no produto. O
programador de CAM, não mais terá que refazer programas, pois a integração obtida pela
solução Product First, permite a alteração dos trajetos de forma imediata, bastando ao
referido programador executar pequenos ajustes, caso necessário.
20
3.3 Implantação Projeto
3.3.1 Levantamento dos custos de retrabalho e suca ta
Durante o período de setembro de 2006 a fevereiro de 2007, foram apurados os dados
relativos a retrabalho e sucata, e a seguir foi levantado uma tabela (Figura 3.4), onde podem
ser observados os valores mensais referentes a gastos.
Os valores são altos, e por isso será de suma importância a implantação de um novo
sistema, pela análise dos valores gastos com retrabalhos e sucatas, fica viabilizado que iremos
ter um retorno de todo o investimento na aquisição de um novo programa CAD, além de
novos equipamentos para a engenharia de produto. Os valores observados, mostra que são
significativos em relação ao faturamento da empresa, após levantar um gráfico(Figura 3.5)
para melhor analisar os gastos em relação a retrabalhos e sucata das peças.
Retrabalho Sucata Total
Setembro R$ 8.209,84 R$ 4.788,37 R$ 12.998,21
Outubro R$ 16.689,89 R$ 7.695,69 R$ 24.385,58
Novembro R$ 18.399,97 R$ 10.056,22 R$ 28.456,19
Dezembro R$ 15.990,49 R$ 6.333,80 R$ 22.324,29
Janeiro R$ 1.382,43 R$ 6.879,00 R$ 8.261,43
Fevereiro R$ 1.558,98 R$ 9.980,75 R$ 11.539,73
R$ 107.965,43 Figura 3.4 - Gastos referentes a retrabalhos e sucatas de peças
R$ 0,00
R$ 5.000,00
R$ 10.000,00
R$ 15.000,00
R$ 20.000,00
R$ 25.000,00
R$ 30.000,00
sete
mbr
o
outu
bro
nove
mbr
o
deze
mbr
o
jane
iro
feve
reiro
Retrabalho
Sucata
Total
Figura 3.5 – Gráfico indicando gastos com retrabalhos e sucatas das peças
21
O aumento da concorrência, saudável para os fabricantes e para os usuários, não pára
por ai, pois os pequenos usuários, que durante anos se acostumaram a ter como referência o
genérico Autocad, têm bons motivos para comemorar.
O mercado conta com pelo menos seis produtos para modelamento 3D específico para
mecânica e o melhor de tudo é que as novidades não param de chegar assim como podemos
logo abaixo ver algumas dessas novidades:
Inventor – Autodesk. A Autodesk acaba de lançar a nova versão do Inventor , que
juntamente com o pacote oferecido, vem o Autocad 2006, e também o Mechanical Desktop
7.0. Segundo Antonio Schuch, gerente de 49 produtos para a área de mecânica, a estratégia da
Autodesk com o lançamento do Inventor é completar suas soluções voltadas para mecânica,
permitindo que aqueles usuários que ainda preferem trabalhar com 2D disponham uma
ferramenta atualizada.
O Inventor ganhou novos recursos como o “Genius Desktop”, recurso que otimiza o
trabalho com desenhos 2D, permitindo fazer o gerenciamento automático de layers, cálculo
de engenharia para dimensionamento de molas, correias, parafusos, etc.
Outra novidade é a facilidade para se trabalhar em ambiente múltiplo de projetos,
permitindo ao usuário abrir vários arquivos ao mesmo tempo. Nesse ambiente o usuário vai
encontrar recursos para trabalhar com splines(é uma curva definida matematicamente por dois
ou mais pontos de controle) para a criação de geometrias complexas. A principal inovação do
Inventor foi a modificação no modulo de planificação de chapas metálicas, ficando mais fácil
de operar a ferramenta e com novos recursos que possibilita aos projetistas o desenvolvimento
de superfícies complexas.
O preço do Inventor parte de R$ 9.000,00. Os concorrentes da Autodesk também estão atentos
ao crescimento do mercado.
Solid Edge – Unigraphics. A Unigraphics acaba de anunciar uma política agressiva
para estimular os usuários que trabalham com software 2D a migrar para 3D.
A empresa está distribuindo gratuitamente, em nível mundial, 500 mil cópias para teste
do Solid Edge Origin. Um pacote que inclui o modelador do Solid Edge 3D e um sistema de
design 2D. O Solid Edge Origin é uma nova versão do Solid Edge que oferece 50 facilidades
como funções de design totalmente integradas de 2D e 3D, atalho para a criação de modelos
sólidos e a partir de dados dos desenhos em 2D existentes, inclusive aqueles desenvolvidos
Autocad e MicroStation.
22
Também é possível salvar desenhos em 3D, passando facilmente do ambiente de teste
para o de modelamento de peças básicas e drafiting 2D, para o da criação de desenhos
técnicos via modelo 3D. Além de modelamento 3D, o Solid Edge Origin oferece recursos
para design de grandes conjuntos de peças (assembly), para chapas e para desenhos de
tubulações.
O programa na sua versão completa inclui ainda mais de 130 programas de aplicação
para engenharia, envolvendo disciplinas como: análise por elementos finitos, cinemática e
dinâmica, prototipagem rápida, gerenciamento de dados do produto e visualização e
animação. O Solid Edge Origin não substitui o Solid Edge 3D, que além dos recursos do Solid
Edge Origin, traz uma série de ferramentas para projetos mais complexos.
O pacote básico do Solid Edge Origin está custando aproximadamente R$10.000,00.
Catia V5 – IBM. A IBM lançou recentemente mais uma nova versão do Software, com
uma serie de melhorias e novos recursos como facilidades para design de estilo. O Catia é
apresentado em dois pacotes: o Catia P1 para Windows 95 e 98, voltado para pequenas e
médias empresas, e o Catia P2 para Windows NT e/ou Unix para as grandes empresas.
As duas plataformas – P1 e P2 – foram incorporadas à mesma arquitetura da versão 5,
dando aos clientes da versão P1 a possibilidade de migrar para a versão P2, sem necessidade
da adaptação de arquivos ou de conhecimentos.
Uma das novidades do Catia 5.2 é o módulo CATweb V2.2.0 para visualização dos
desenhos criados no Catia nos formatos sólidos, superfícies e múltiplos formatos 2D, isso
facilita a impressão pelo departamento de CDT da empresa, fazendo com que o processo de
arquivos de documentos seja feito por meio de leitura eletrônica.
É possível também fazer pesquisa e correção de listas de materiais e configurações de
Modelos de Produtos Virtuais e dados do Catia, revisão de desenhos com marcação, além de
anotações, medição e análises. O usuário vai encontrar também páginas HTML com
snapshots, imagens e recursos para comentários. Os preços dos pacotes P1 e P2 variam entre
R$ 25.000,00 a 40.000,00.
Solidworks – Jung Systems. O software é comercializado pela empresa Jung Systems,
que em dezembro de 2005 lançou a versão 2006 do novo software, e com esse lançamento
vieram diversas novas ferramentas que irão facilitar a vida dos engenheiros e projetistas.
O Solidworks faz modelamento 3D, permite criar moldes de injeção ou de fundição com
adição de ângulos de saída, furações, chanfros e arredondamentos. Faz análise de interferência
23
de conjuntos, simulação de movimento, dobramento e planificação de chapas metálicas e
extração automática de vistas e dimensões para desenhos técnicos.
Possui uma das melhores ferramentas para projetos que envolve planificação de chapas,
pois os seus menus facilitam a construção e o modelamento das peças, fazendo com que a
interatividade com o software seja mais eficaz e rápido o aprendizado. Essa ferramenta
possibilita o desenvolvimento de Blank’s automaticamente, gerando assim os desenhos 2D.
Em testes realizados na Suíça, ficou comprovado através de estatísticas as enormes
vantagens da ferramenta integrada para o desenvolvimento de chapas, e essa é a principal
vantagem deste software em relação a outros existentes no mercado. As demais ferramentas
deixaram um pouco a desejar.
O preço do produto é outro atrativo para a migração para o software, estando por volta
de R$ 10.000,00.
Microstation – Bentley. A Bentley é uma empresa inovadora em sistemas de CAD,
trabalhando com uma versão nova, recentemente lançada a versão V8, possui ferramentas que
proporciona soluções para as áreas de mecânica, civil, transportes, processos indústrias.
O Microstation permite aos usuários criar modelos 3D de ativos fixos, onde seus
componentes são simulações eletrônicas de objetos reais. O software permite o modelamento
de superfícies complexas, renderização 3D, análises cinemática de 3D de conjuntos. É
possível também fazer desdobramento de chapas metálicas, ou seja, através de uma peça em
chapa modelada em 3D, a ferramenta possibilita a geração automática dos Blank´s. Uma das
faltas de ineficiência do software está no seu custo, ainda um pouco alto para os padrões de
pequena empresa, girando em torno de R$20.000,00.
Pro|ENGINEER – PTC Parametric. Desenvolvido pela PTC (Parametric Technology
Corporation), é um sistema para modelamento de sólidos e de superfícies 3D. A versão atual
WILDFIRE 3 traz novos recursos para modelamento de superfícies complexas, além de outras
importantes mudanças no ambiente de trabalho do software. Permite trabalhar com grandes
montagens, traz recursos de processo adaptativo, simulações de projeto e CAM.
O módulo Mechanism Design permite desenvolver o projeto e simultaneamente fazer a
simulação cinemática de montagem e um único ambiente.
Permite também a criação de animações de movimento ou seqüências de montagem do
produto, usando dados associativos do projeto.
Trabalha nos ambiente Windows (95, 98 e NT), e também na plataforma Unix.
24
O grande progresso do software, comparado com as versões anteriores, refere-se às
mudanças nos sistemas e nas ferramentas destinadas ao modelamento de sólidos em chapas
metálicas, facilitando ainda mais os projetos mecânicos para produtos derivados de chapas
metálicas. O custo do pacote básico do Pro|ENGINEER é de R$ 11.000,00.
3.3.2 Comparação entre custos dos softwares de merc ado
Diversos programas foram analisados, e feito um levantamento de seus custos, para que
na próxima fase possa ser feita a seleção do software a ser utilizado pela Empresa. Conforme
gráfico (Figura 3.6), podemos observar as variações de preços.
Figura 3.6 - Comparação dos softwares – valores em reais
0
500010000
1500020000
25000
3000035000
40000
Mic
rost
atio
n
Inve
nto
r
Sol
id E
dge
Sol
idW
orks
Cat
ia V
5
Pro
|Eng
inee
r
25
3.3.3 A escolha
Depois de análise cuidadosa dos dados levantados na pesquisa realizada relativa aos
programas existentes no mercado, o software escolhido pelo grupo de pesquisa foi o:
Pro|ENGINEER W3.
3.3.4 Justificativa da escolha
Em primeiro lugar, foram avaliados os benefícios que a ferramenta traria e a extensão
da integração entre os projetos, pois foram avaliadas todas as condições, principalmente
aquela relativa à facilidade de se projetar e fazer o desenvolvimento dos Blank’s.
Outro ponto importante, foram as comparações com os softwares concorrentes, dentre
eles o SolidWorks, que também foi selecionado como um dos possíveis programas.
As comparações feitas entre os dois softwares, podem mostrar bem as vantagens em
relação a tempo de projeto gasto em um novo produto, com isso o Pro|ENGINEER levou
vantagens além do custo / benefício.
Outro fator importantíssimo para a definição do software, foi a pesquisa feita junto aos
clientes, uma vez que os principais também trabalham com o Pro|ENGINEER, portanto a
interface entre os projetos se tornará mais fácil.
São tantas as características favoráveis ao processo, que com certeza o Pro|ENGINEER
irá fazer com que os projetos tenham mais qualidade e agilidade.
O retorno do investimento será em curto prazo, levando se em conta os valores atuais
gastos em retrabalho e sucata, mesmo que levando em conta, que nem todos os gastos citados,
sejam atribuídos a erros de desenhos ou de projeto.
Admitindo-se que 50% dos gastos citados, associados a erros de desenho (Figura 3.7 e
Figura 3.8), foram gastos aproximadamente R$ 54.000,00 durante seis meses em retrabalhos
referentes a erros de projetos.
Os números mostrados no gráfico são de peças não conformes, portanto não são levados
em consideração o número de desenhos errados, mas sim o número de peças reprovadas. Ou
seja, no caso de erro, apenas um desenho pode acarretar a reprovação de inúmeras peças
produzidas referentes ao mesmo desenho.
26
Mês
Desenho
irregular
Programa
irregular
Processo
irregular
Total N.C.
engenharia
Total
produzido
% de
NC
jan/06 69 5 30 104 189269 0,05
fev/06 445 212 27 684 150612 0,45
mar/06 70 82 105 257 176257 0,15
abr/06 255 778 63 1096 87572 1,25
mai/06 302 13 64 379 108129 0,35
jun/06 314 4 64 382 96410 0,40
jul/06 169 18 12 199 151298 0,13
ago/06 558 93 67 718 126481 0,57
set/06 2730 490 0 3220 184153 1,75
out/06 990 58 414 1462 226727 0,64
nov/06 1127 75 11 1213 179122 0,68
dez/06 372 75 1251 1698 196669 0,86
Figura 3.7 – Tabela de não conformidade da engenharia
1,25
1,75
0,68
0,86
0,57
0,64
0,13
0,40
0,350,15
0,45
0,050,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
1,80
jan/06 fev/06 mar/06 abr/06 mai/06 jun/06 jul/06 ago/06 set/06 out/06 nov/06 dez/06
Meta < 0,2
Figura 3.8 – Tabela de não conformidade da engenharia x meta
27
3.3.5 Orçamentos para implementação do Pro|Enginee r
A etapa inicial de implantação implica na instalação de três plataformas do programa.
Com isso será necessária a aquisição de três licenças, além de três equipamentos
homologados. Para a aquisição das três licenças, a empresa irá gastar em torno de: R$
38.500,00 entre software + impostos, considerando que os equipamentos homologados pelo
fabricante do programa custam em torno de R$ 6.000,00.
Os projetistas também irão precisar de treinamento dos módulos pertencentes ao
programa, dos quais se tratam modelagem, drawing e sheet metal. O custo dos três módulos é
de R$ 6.000,00 para cada projetista. Além dos gastos citados, serão considerados também os
gastos em manutenção e up-grade do software, onde o custo do contrato anual esta por volta
de R$ 4.000,00 por licença, tendo esses dados em mãos, inicialmente ira se gastar
aproximadamente de R$ 86.500,00.
A princípio parece um valor muito alto, mas levando-se em consideração os valores
gastos em retrabalho, em doze meses esse valor investido será recuperado.
Com a implantação do Pro|ENGINEER, não serão descartadas as chances de erros, mas
com certeza em um percentual bem abaixo.
A realização deste trabalho objetiva, por intermédio do diagnóstico do atual status dos
recursos tecnológicos para projeto e manufatura existentes, podemos proporcionar a seus
superiores a oportunidade de ter a uma melhoria significativa em seu processo de
desenvolvimento de novos produtos, alavancando seu potencial competitivo no concorrido
mercado atual.
Apresentado um trabalho de levantamento das totais necessidades de atualização e
integração do parque tecnológico de seus setores de projeto de produto e manufatura.
O objetivo final deste mapeamento converge para a apresentação de uma proposta
técnico e comercial, a qual irá revolucionar a forma de planejar e executar as atividades para a
conformação de chapas metálicas, por meio da aplicação de um conceito único.
Conhecendo e implementando o conceito proposto, implantado mundialmente e
conhecido por Product First, passará a viver sempre um passo a frente de sua concorrência.
28
3.3.6 Detalhes passo a passo para implementação
3.3.6.1 Desenvolvimento de novos produtos
O recebimento de pedido de desenvolvimento de novos produtos, seja ele de qualquer
área da industria, dá início a todo um ciclo de desenvolvimento, convergindo para um produto
final de qualidade, com prazos realistas e preço final competitivo, um universo de
possibilidades da forma como as informações de engenharia, com especificações das peças
chegam ao setor de engenharia, pode ser extremamente numeroso, se torna necessário uma
identidade dos sistema da empresa e do cliente.
3.3.6.2 Engenharia projetos e manufatura
A engenharia de desenvolvimento de produtos pode ser dividida em:
- Área de Projetos. Envolve toda atividade referente a projetos de produtos e Ferramentas.
- Área de Manufatura. Dá suporte a área de projetos e executa programação de puncionadeiras
diretamente nas máquinas DNC (FANUC).
Estas áreas devem trabalhar de forma sincronizada, e toda e qualquer alteração existente
no decorrer do desenvolvimento do produto deve ser encaminhada e atualizada para todos os
setores envolvidos, sob pena de comprometer o resultado final do mesmo (mau
funcionamento, erros dimensionais, entre outros).
Cada alteração realizada no produto, implica uma série de ações que demandam tempo e
custos, nas áreas envolvidas com o desenvolvimento.
As constantes alterações existentes no decorrer de um projeto implicam ainda em uma
capacidade de gestão dos projetos extremamente qualificada, de forma a garantir que todas as
etapas do fluxo de desenvolvimento sejam afetadas e atualizadas em conformidade com as
novas necessidades de projetos.
29
3.3.6.3 Pontos no processo de desenvolvimento
• Modelagem 3D isolada do produto na engenharia, em software com recursos
limitados, de modelamento, parametrização e sem conectividade,
• Duplicação de trabalhos em projetos internos, pois os softwares em uso não se
comunicam de forma direta, necessitando invariavelmente a utilização de padrões de
conversão de desenhos 2D e 3D.
• Necessidade de geração de documentação de detalhamento do projeto da ferramenta
em 2D, para distribuição ao piso de fábrica, aumentando em tempo e custos de projeto
da ferramenta,
• Quando da ocorrência de alterações de produto e ou projeto da ferramenta, volta-se a
condição inicial de projeto, necessitando execução e atualização de todo o trabalho já
executado e distribuído ao piso de fábrica, ou a fornecedores de componentes
externos. Cada alteração afeta o projeto da peça na mesma proporção de tempo e
custos do projeto original. Não existe integração entre os arquivos de produto, projeto
de ferramenta, programação de estampagem, etc.
• Comprometimento da qualidade final do produto, gerando excesso de retrabalhos,
devido a não integração do projeto de forma automática.
• Trabalho de distribuição, recolhimento e redistribuirão de cópias de detalhamento 2D
do projeto das peças, gera paradas indesejáveis ao processo de desenvolvimento e
aumenta a possibilidade de erro humano.
A figura abaixo (Figura 3.9) mostra um gráfico com o percentual que o setor de projetos
pode representar, na composição do custo total do desenvolvimento de um produto.
Pode-se observar que a participação da área de projetos é da ordem de 40% (valor
adotado pela estimativa de ganhos com a aplicação da solução Pro|ENGINEER). É importante
saber quantificar dentro destes 40% as fatias correspondentes para cada tipo de atividade de
projeto, a saber:
1. Modelamento 3D da peça dobrada,
2. Modelamento 3D da peça Usinada,
3. Detalhamento 2D para distribuição ao piso de fábrica,
4. Geração de programas CNC,
5. Conversões de modelos 3D para Iges, e 2D para dxf,
30
6. Re - projeto do produto em 3D,
7. Modelamento 3D de partes alteradas no produto e na ferramenta,
8. Geração de detalhamento 2D atualizado após alterações,
9. Geração de corte e dobra das peças,
10. Atualização da documentação (Gestão do projeto),
O gráfico da (Figura 3.8), indica uma distribuição percentual dos tempos e custos
envolvidos para cada atividade eleita:
15%
15%
15%
10%5% 10%
5%
10%
5%
10%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Figura 3.9 –Gráfico de distribuição
3.3.7 Vantagens a serem alcançadas
A figura 3.10 mostra bem as vantagens e reduções possíveis.
Etapas Tempo/Custo
Atual Tempo/Custo
Proposto Possível Redução
1- 3D peça dobrada 15 3 -80%
2- 3D peça usinada 15 3 -80%
3- Detalhamento 2D 15 1 -93%
4- Programação CAM 10 2 -80% 5- Conversão dxf, iges 5 1 -80% 6- Reprojeto 3D do produto 10 1 -90% 7- Reprojeto 3D da ferramenta 5 1 -80% 8- Reprojeto 2D 10 1 -90% 9- Usinagem regiões alteradas 5 1 -80% 10- Atualização documentação 10 1 -90%
Total 100 15 -84%
Figura 3.10 –Vantagens e reduções no Processo
31
O gráfico(Figura 3.11), mostra de forma panorâmica a redução significativa no
tempo/custo.
0
3
6
9
12
15
18
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Etapas
Tem
po/C
usto
Atual
ProEngineer
O cálculo de ganho de tempo e conseqüentemente prazos, pode ser considerado
diretamente proporcional, ou até maior, que o observado para os custos totais de projeto.
O cálculo de redução dos tempos e custos da ferramenta pode ser ainda melhorado se
forem considerados os ganhos em produtividade, confiabilidade e qualidade total das
atividades no piso de fábrica, pois são eliminadas as principais fontes de erro no
desenvolvimento do projeto, fazendo um exercício com possibilidades crescentes de ganho de
produtividade na fabricação, onde poderá reduzir seus custos totais com fabricação de
produtos, aumentando assim seu faturamento e lucro. A tecnologia embarcada em
softwares(CAD 2D), indica uma direção de dispersão no objetivo primeiro da empresa, ou
seja, projetar e confeccionar produtos.
Os softwares apresentam características distintas, não tem capacidade plena de
execução de tarefas complexas, não são produtivos, aumentam o tempo de projeto e
confecção dos produtos, não se conversam de modo claro e preciso entre si.
Figura 3.11 –Atual x proposto
32
3.3.8 Solução Product first
A forma de linguagem de interação dos softwares ficará mais fácil com a implantação
do projeto proposto, pois ficará de maneira clara e objetiva e sem a hipótese de erros ou falhas
de conversão de linguagem.
A aplicação de todas as soluções necessárias para o desenvolvimento de produto, passa
pela especificação de um módulo que podemos chamar de raiz do Pro|ENGINEER da qual
tem como principais características:
� Geração de modelos em 3D, tanto sólidos como superfícies,
� Geração de modelos em 3D, parametrizados,
� Facilidades de manipulação/alteração dos modelos 3D, em sólido e ou
superfície,
� Geração de montagens em 3D, de produtos e ou equipamentos,
� Geração de detalhamento 2D associado ao 3D,
� Geração de lista de materiais associada ao 2D, e conseqüentemente ao 3D,
� Alta performance em importação e exportação de informações para outros
sistemas CAD/CAM,
� Permite a formação de uma biblioteca de itens/componentes, eliminando
necessidade de geração de modelo 3D já existente,
� Geração de mecanismos dinâmicos para simulações,
� Capacidade de reconhecer modelos preexistentes,
� Capacidade de relacionar e indicar regiões do modelo que necessitem alteração.
A PTC desenvolveu para tal, uma ferramenta exclusiva para este fim, que permite ao
projetista total liberdade de ação, e rapidez na tomada de decisões, diminuindo
consideravelmente o lead time(inicio/fim do projeto) entre o recebimento do pedido do
produto e início de sua confecção. Esse novo conceito fará com que a rapidez no
desenvolvimento seja um ponto diferencial dos demais processos atuais, possibilitando
eficiência e agilidade entre o recebimento do projeto e o processo de fabricação, além de
outras vantagens citadas abaixo:
� Recursos de automação possibilitam maior rapidez no projeto,
33
� Elimina necessidade de conversões entre partes do projeto do produto, projeto
da ferramenta e geração do caminho de usinagem,
� Comunicação direta dos dados com a área de CAD/CAM e fabrica,
� Elimina a necessidade de retrabalhos, pois as alterações de produto são
realizadas automaticamente no projeto da ferramenta, cavidades, eletrodos e
usinagem, etc,...
� A possibilidade de simulações dinâmicas durante o projeto, elimina os custos
de retrabalho causado por uma interferência não percebida na concepção do
projeto.
34
CAPÍTULO 4. CONCLUSÕES
Após o desenvolvimento deste trabalho ficou claro que todo conhecimento adquirido
durante esses anos de Universidade teve uma grande contribuição para que eu alcance mais
facilmente meu sucesso e realização profissional.
Baseado nos números fornecidos pelo departamento de controle de qualidade, através de
ferramentas estatísticas foi possível saber os números absurdos quanto a erros efetuados pela
engenharia de produto no que se diz respeito a desenhos irregulares, quase sempre os
principais causadores dos retrabalhos em peças fabricadas.
No caso estudado, levando-se a relação custo/benefício como um fator determinante, o
Pro|ENGINEER foi o que melhor se enquadrou nos requisitos envolvidos para a elaboração
do desenvolvimento de um novo produto. Os problemas até então encontrados na fabricação
dos produtos, poderão de certa forma, serem resolvidos com a implantação do mesmo. Isto
não significa de forma alguma possibilidade de erro ou falha de projeto, pois se está na
dependência do fator humano na operação da nova ferramenta.
Com isso pode-se concluir que a implementação de um CAD 3D em qualquer empresa,
seja ela de médio/grande porte, é compensador seja qual for o valor do investimento, pois nos
dias atuais, prazo e qualidade são fundamentais para se manter em um mercado cada vez mais
abrangente.
35
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
3D CAD Master - tudo sobre CAD. Apresenta diversos softwares de CAD 3D. Disponível em: http://3dcadmaster.blogspot.com/. Acesso em: 11 outubro 2008 ANACLETO, R. C. (1991). Aumento da produtividade dos sistemas CAD através da utilização de parametrizados. Dissertação (Mestrado) - Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. (Disponível na biblioteca da EESC - USP). BANERJEE, P. & MEHROTRA, S. (1995). A prototype architecture for manufacturing system layout design decision using virtual reality, Proc. NFS Des. & Manuf. Gratees Conference, pp. 235-236, San Diego. EXHIBITORS (1997). Virtual reality in manufacturing research and education. http://www_ivri.me.uic.edu/symp96/preface.html (Acesso em: 21 Abril de 2008) FOLKS (1997). They’re taking h-i-t-l virtual prototyping to max, Published for Caterpillar, pp.1 e 3, Março 1997. JONES, K & CYGNUS, M. W. (1993). Virtual reality for manufacturnig simulation, Proceedings of the Winter Simulation Conference, IEEE Computer Society Press, pp. 882-887, New York. KOSAK, J. J. et al. (1993). Transfer of training from virtual reality, Ergonomics, pp.777-784, vol. 36, n. 7. KENT, E. Summary of panel discussion on role of virtual reality in manufacturing research and education. http://www_ivri.me.uic.edu/symp96/panel.html (Acesso em: 25 maio 2008). KREITLER, M. et al. (1995). Virtual environments for design and analysis of production facilities, IFIP WG 5.7. Working Conference on Managing Concurrence Manufacturing to Improve Industrial Performance, Washington - USA. http://weber.u.washington.edu/~jheim/VirtualManufacturing/vrPaperIFIPS.html (Acesso em: 25 maio 2008). LESTON, J. Virtual reality: the it perspective, Computer Bulletin, pp. 12-13, Junho 1996. LOBÃO, E.C & PORTO, A. J. V. (1996). Evolução das técnicas de simulação em acordo com a técnologia, Anais do XVI Encontro Nacional de Engenharia de Produção - ENEGEP, Piracicaba. MAHONEY, D. P. Driving VR, Computer Graphics World, pp.22-33, Maio 1995. MARTINS, Petronio G; LAUGENI, Fernando P. - Administração da Produção. – São Paulo - Saraiva - 2002. McCARTY, W. D. et al. A virtual cockpit for a distributed interactive simulation, IEEE Computer Graphics and Application, pp. 49-54, Janeiro 1994.
36
MOSHELL, J. M. et al. Dynamic terrain, Simulation, pp. 29-40, vol. 62, n. 1,Janeiro 1994. NORMAN, V. B. Future directions in manufacturing simulation, Industrial Engineering, pp. 36-37, Maio 1992 OWEN, J. V. Simulation: art and science, Manufacturing Engineering, pp. 61-63, Fevereiro 1995. PELICIA, Rubens. Métodos de projeto CAD, CadDesign, São Paulo,nº 63, Fevereiro, 2003. PENTEADO, S. O mundo da quinta dimensão, Informática Exame, pp. 55-60, n.111, Junho 1995. RESSLER, S. (1997). Virtual reality for manufacturing - case studies, National Institute of Standards and Technology. http://www.nist.gov/itl/div894/ovrt/projects/mfg/mfgVRcases.html (Acesso em: 26 maio 2008). RIX, J. et al. (1995). Virtual prototyping - virtual environments and the product design process, IFIP Chapman & Hall, pp.348 SCHULZ, H.; SCHÜTZER, K., "Findes, um Sistema Integrado de Projeto Baseado em Features", Máquinas e Metais, pg. 46-56, nov.1995. SEEVERS, C. Simulation before automation, Proceedings of the 4th International Conference on Simulation in Manufacturing, pp. 217-244, November 1988. SHANNON, R. E. System simulation: the art and the science, Englewood Cliffs, New Jersey, Pretince-Hall. LAW, A. M. & HIDER, S. W. (1989). Selecting simulation software for manufacturing applications: pratical guidelines & software survey, Industrial Engineering, pp. 33-46, Maio 1975. SILMA INC. Virtual Soft Machines, Cupertino. http://www.silma.com/ (Acesso em 11 maio 2008). THALMANN, N. M & THALMANN, D. Mundos virtuais e multimídia, Ed. LTC, pp. 141-148, Rio de Janeiro 1993. VALERIO NETTO, A. (1998). Prototipação de um torno CNC utilizando realidade virtual. São Carlos, 131p. Dissertação (Mestrado) – EESC, Universidade de São Paulo.
VALERIO NETTO; MACHADO, LILIANE; OLIEIRA, MARIA CRISTINA. Realidade Virtual - Definições, Dispositivos e Aplicações http://www.sbc.org.br/reic/edicoes/2002e1/tutoriais/RV-DefinicoesDispositivosEAplicacoes.pdf (Acesso em: 02 agosto 2008) VILELA, J. B. et al. Desenvolvimento virtual de produto, II Congresso Brasileiro de Gestão de Desenvolvimento de Produto, São Carlos, SP, pp. 187-190, 2003. ZANQUETTA, Jorge. Vantagens do CAD, CadDesign, São Paulo,nº 65, abril, 2003