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SEM0530 - Aula 2 Introdução ao Projeto de Produtos Mecatrônicos Prof. Dr. Marcelo Becker SEM - EESC - USP

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SEM0530 - Aula 2

Introdução ao Projeto de

Produtos Mecatrônicos

Prof. Dr. Marcelo Becker SEM - EESC - USP

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2

• Introdução ao Projeto Científico

• História e Ambiente

• Atividades do Projeto

• O Projeto

• Projetar para...

• Morfologia do Processo de Projeto

• Documentação

Sumário da Aula

EESC-USP © M. Becker 2011

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3

Introdução Projeto Científico

• Conceito de Projeto:

– Desenho

– Ambição

– Objetivo

– Encaminhamento...

• Tradicionalmente:

– Desenho Industrial

– Design

EESC-USP © M. Becker 2011

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4

Introdução Projeto Científico

• Projeto Científico:

– Desenvolvimento de sistemáticas e otimizações

que permitem qualquer projetista ser tão

produtivo como os “iluminados” gênios do

passado...

• Projetar é uma Arte individual, criativa e

mental com o objetivo de encontrar soluções

ótimas para problemas técnicos.

EESC-USP © M. Becker 2011

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5

Introdução Projeto Científico

• Considerações:

– Científicas

– Tecnológicas

– Culturais

– Econômicas

– Estéticas

– Ergonômicas

• Procedimento Sistemático e Metodológico

EESC-USP © M. Becker 2011

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• Introdução ao Projeto Científico

• História e Ambiente

• Atividades do Projeto

• O Projeto

• Projetar para...

• Morfologia do Processo de Projeto

• Documentação

Sumário da Aula

EESC-USP © M. Becker 2011

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História e Ambiente

• Desenvolvimento de um novo produto

necessidade político-econômica de governos

e poderosos

• Qualquer desenvolvimento não priorizado

estagnação e esquecimento

• Pequeno número de invenções foi motivada

pela necessidade de grupos específicos

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História e Ambiente Exemplo: Egito Antigo

• Desenvolvimento de:

– Armas metálicas

– Carruagens

– Irrigação

– Ciclos do Nilo

vs.

• Ferramentas usadas na agricultura e na produção de bens: pedra lascada

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História e Ambiente Exemplo: Roma Antiga I

• Toda tecnologia aplicação prática

– Aquedutos, canalizações, ferramentas

metálicas, etc.

• Produzir para vender ( )

• Grande concentração de pessoas

Grande Exército Grande

Mercado Grande Poder

• Fonte de energia: ESCRAVOS

– 10 para cada cidadão romano...

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História e Ambiente Exemplo: Roma Antiga II

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História e Ambiente Exemplo: Roma Antiga III

• Termas Coletivas: fç social e higiênica

• Decadência do Império Romano:

Curto Prazo

– Abolição do Nu

• Fechamento das Termas

– Desafogo das contas públicas

Longo Prazo

– Radicalização das idéias

• Proibição de Termas pessoais

• Desaparecimento do conceito de Higiene Coletiva... EESC-USP © M. Becker 2011

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História e Ambiente Exemplo: Roma Antiga IV

• Resultados:

– Ciclo de Epidemias

• 300 anos que ceifaram ¾ da

população européia

– Desenvolvimento de uma

nobreza rural

– Afastamento das grande

cidades

– Formação dos Feudos

Idade Média

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História e Ambiente Exemplo: Idade Média I

• Erroneamente chamada Idade das Trevas

• Grande desenvolvimento no pensamento

filosófico e humanístico

• Desenvolvimento de ligas metálicas e

armas

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História e Ambiente Exemplo: Idade Média II

• Desenvolvimento de fornos, moendas e

ferramentas

• Resultados:

– Homens livres responsáveis pela produção

(artesãos) reuniram-se em comunidades

(cidades) e em associações (corporações)

– Revolução Comercial

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História e Ambiente Exemplo: Renascença II

• Projetos são executados em oficinas sob

tutela de um mecenas e direção de um

mestre (renomado)

• Projeto é assinado pelo mestre mas,

desenvolvido coletivamente...

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História e Ambiente Gráfico Comparativo

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História e Ambiente Exemplo: Século XX

• Interesses de Governos:

– 2 Guerras Mundiais

– Guerra Fria

• Desenvolvimento de Técnicas de criação

• Intuição e Talento criativo de alguns aliado a soluções produzidas por uma coletividade de apoio...

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História e Ambiente Exemplo: Século XX

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História e Ambiente Exemplo: Século XX

• Fatores que afetam o desenvolvimento de projetos:

– Desenvolvimento rápido da ciência e tecnologia

– Desenvolvimento de novos produtos é uma atividade permanente

– Curta vida útil dos produtos

– Aumento nos requisitos de desempenho e qualidade e redução nos prazos de desenvolvimento

– Minimização dos Custos ( )

– Sistematização de operações EESC-USP © M. Becker 2011

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• Introdução ao Projeto Científico

• História e Ambiente

• Atividades do Projeto

• O Projeto

• Projetar para...

• Morfologia do Processo de Projeto

• Documentação

Sumário da Aula

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Atividades do Projeto Grupos de Trabalho

• Ambiente de Cooperação

• Favorecer Capacidades

individuais e coletivas:

– Interpessoais

– Criativas

– de Liderança

– Conceituais

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Atividades do Projeto Grupos de Trabalho

• Diferenças Pessoais devem ser resolvidas

• Harmonia dos Compromissos para com o

Projeto

• Definição de metas específicas

• Declaração da “Missão”

• Aplicação de processos organizados na

solução de problemas

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Atividades do Projeto Grupos de Trabalho - Estágios

• 1o Estágio: Formação

– Transição de indivíduo para membro

– Teste da capacidade de orientação do líder

– Todos estão se medindo...

• 2o Estágio: Turbulência

– Objetivo é mais complexo do que o imaginado...

– Sentimento de desespero

– Baixa cooperação entre os membros

– Desespero...

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Atividades do Projeto Grupos de Trabalho - Estágios

• 3o Estágio: Normas

– Aceitação pelos membros das regras básicas

– Período de integração: resolução das diferenças

e surgimento de confiança mútua

– Esperança de sucesso...

• 4o Estágio: Atuação

– Pontos fortes e fracos de cada membro são

conhecidos e a equipe protege-se mutuamente

– Aumento da quantidade de trabalho produzido...

EESC-USP © M. Becker 2011

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Atividades do Projeto Grupos de Trabalho - Eficiência

• Uma equipe eficiente apresenta as seguintes características:

– Todos devem estar comprometidos com o êxito do projeto

– Metas devem estar claramente entendidas

– Todos devem comunicar as idéias de forma clara e precisa

– Participação e liderança devem der distribuídas entre os membros

– Eficácia interpessoal dos membros deve ser alta

EESC-USP © M. Becker 2011

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Atividades do Projeto Grupos de Trabalho - Eficiência

– Idéias opostas devem ser encorajadas e

gerenciadas de modo a gerarem envolvimento e

criatividade

– Os papéis de todos os componentes da equipe

devem ser claramente definidos

– Os processos de decisão devem ser bem

definidos pelo grupo

1o

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Atividades do Projeto Grupos de Trabalho - Estilos

• Segundo G.M. Parker (1994) há 4 estilos

principais de participantes em grupos:

– Contribuinte: dedicado às tarefas, fornece

informações técnicas e dados, prepara-se para

as reuniões, força o grupo a estabelecer alto

padrão de desempenho

• Confiável

• Responsável

• Organizado

• Eficiente

• Lógico

• Claro

• Pragmático

• Sistemático

? EESC-USP © M. Becker 2011

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Atividades do Projeto Grupos de Trabalho - Estilos

– Colaborador: direcionado à meta, sendo

fundamental a visão, missão ou a meta do

grupo mas, é flexível e aberto a novas idéias.

Disposto a dar cobertura aos demais não

hesitando dividir os louros

• Prestativo

• Flexível

• Conceptual

• Aberto

• Visionário e Imaginativo ?

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Atividades do Projeto Grupos de Trabalho - Estilos

– Comunicador: orientado para o processo, é

ouvinte eficaz e facilitador da participação.

Transmite entusiasmo e senso de urgência.

Possui capacidade de síntese da situação e

promove consenso de opiniões

• Encorajador

• Diplomático

• Paciente

• Informal

• Espontâneo ?

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Atividades do Projeto Grupos de Trabalho - Estilos

– Desafiador: aquele que questiona abertamente

modos, métodos e a ética do grupo, estando

disposto a discordar até mesmo do líder do

grupo, incentivando a assumir riscos calculados.

Relata progressos e problemas do grupo. Recua

em sua opinião e apóia decisão de consenso.

• Ético

• Questionador

• Honesto

• Sincero

• Fiel

• Transparente

• Corajoso ? EESC-USP © M. Becker 2011

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Atividades do Projeto Grupos de Trabalho - Estilos

• O ideal é o grupo possuir participantes com os 4 estilos

• Isto não garante a eficácia do grupo...

– Desafiador arrogante, implicante ou severo

– Comunicador ineficaz causa perda de objetividade

– Colaborador ineficaz torna-se ambicioso e insensível às necessidades do grupo

– Contribuinte ineficaz apega-se aos dados e deixa de ser criativo

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Atividades do Projeto Líderes - Grupos de Trabalho

• O papel dos líderes:

– Planejamento

– Comunicação

– Aceitação de Riscos

– Resolução de Problemas

– Tomada de Decisões

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Atividades do Projeto Participantes - Grupos de Trabalho

• O papel dos Participantes: • Falar apenas na sua vez

• Discutir apenas assuntos relevantes

• Saídas e interrupções quebram a dinâmica do grupo

• O consenso deve ser procurado (não a maioria)

• Monólogos e Divagações são prejudiciais

• Expressar todos os pontos de vista o quanto antes

• Evitar argumentos emotivos

• Pequenas disputas devem ser gerenciadas

• Dúvidas devem ser apresentadas e não adiadas

• Silêncio para pensar após discussões é saudável

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• Introdução ao Projeto Científico

• História e Ambiente

• Atividades do Projeto

• O Projeto

• Projetar para...

• Morfologia do Processo de Projeto

• Documentação

Sumário da Aula

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O Projeto

• Existem muitas definições na literatura

• Fato: não existe uma definição de

projeto reconhecida universalmente!

• Fato: existe um relacionamento com a

palavra Design que muda conforme o

campo de atuação

• Sinônimos: desejo, plano, proposta,

desenho, projeção, comunicação, etc.

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O Projeto

• A palavra Design é originária do latim.

– No Latim: Designare

– No português: Designar, Desenhar, Desejar

– No italiano: Desiderare, Disegnare, Design

– No Inglês: Designate, Design

Abordagem científica do ato de projetar

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40

• Introdução ao Projeto Científico

• História e Ambiente

• Atividades do Projeto

• O Projeto

• Projetar para...

• Morfologia do Processo de Projeto

• Documentação

Sumário da Aula

EESC-USP © M. Becker 2011

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Projetar para...

• O ato de projetar estende-se desde a

escolha do produto, a busca de uma

solução técnica, sua liberação para a

fabricação, até o seu descarte...

EESC-USP © M. Becker 2011

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Projetar para...

• 3 regras básicas para o Projeto:

– SIMPLES

– SEGURO

– INEQUÍVOCO

• 3 metas gerais de um Projeto:

– Satisfação da função técnica

– Viabilidade econômica

– Segurança para o homem e o meio

ambiente

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Projeto Simples

• Expressa-se através do número e

complexidade geométrica e construtiva das

peças

• Méritos da simplicidade: bem conhecidos

– Custo final do produto menor

– Fabricação, Montagem e Manutenção mais

fáceis, rápidas e seguras

– Maior vida útil

– Falhas facilmente detectadas

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Projeto Seguro

• Altos requisitos de segurança:

– Grande complexidade de solução

– Elevado custo ( )

• Compromisso ótimo...

• Legislação do país afeta os

requisitos de segurança

– Exemplo: cintos de segurança e

airbags

EESC-USP © M. Becker 2011

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Projeto Seguro Áreas de Segurança

• 4 áreas de Segurança:

– Construtiva: segurança de um componente

contra falhas (ruptura, fadiga, etc.)

– Funcional: segurança e confiabilidade de um

sistema composto de alguns componentes na

realização da função desejada

– Operacional: segurança em relação ao

usuário durante o processo de operação

– Ambiental: segurança do processo em relação

às pessoas não envolvidas e ao meio ambiente

EESC-USP © M. Becker 2011

Page 46: SEM0530 - Aula 2 Introdução ao Projeto de Produtos ... · –Aceitação pelos membros das regras básicas –Período de integração: resolução das diferenças e surgimento

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Projeto Seguro Técnicas de Segurança

• 4 Técnicas de Segurança:

– Diretas: princípio safe-life (existência segura),

fail-safe (falha restrita), arranjo redundante, etc.

– Indiretas: sistemas e instalações de proteção

– Indicativas: sistemas e instalações de alarme

(advertem sobre o risco)

– Monitoramento e Diagnose: sistemas de

monitoramento (off-line ou on-line) que

permitem obter um histórico da máquina,

realizar previsões e identificações de fontes

EESC-USP © M. Becker 2011

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Projeto Inequívoco

• Evita dubiedades...

• Tem de ser inequívoco e nítido em:

– Escolha do princípio de solução

– Fluxos de Energia, Carga, Matéria e sinais

– Direções previstas para expansões

– Estados de carga no dimensionamento

– Comportamento em relação à estabilidade, ressonâncias, desgastes, corrosão, etc.

– Seqüência e detalhamento de fabricação, montagem, uso e manutenção

?

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Projetar para... Características Necessárias

• O projeto deve ter características que

permitam:

– Alta receptividade e satisfação do cliente

– Possibilidade de integração ao parque

industrial instalado

– Possibilidade de evolução e atualização do

produto

– Possibilidade de incorporar novos processos e

materiais

EESC-USP © M. Becker 2011

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Projetar para... Lista de Requisitos

• Fatores de Restrição do projeto:

– Condições de Mercado

– Processos de Manufatura

– Sistemas Técnicos

– Meio Ambiente

– Auto Distúrbios

– Normas e Regulamentos

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• Introdução ao Projeto Científico

• História e Ambiente

• Atividades do Projeto

• O Projeto

• Projetar para...

• Morfologia do Processo de Projeto

• Documentação

Sumário da Aula

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Morfologia Processo de Projeto

• Um modelo comum a quase todos os

projetos é formado por uma seqüência de

eventos distintos e encadeados, resultando

nas 3 seguintes etapas:

– Fase 1: Estudo de Viabilidade

– Fase 2: Projeto Preliminar

– Fase 3: Projeto Detalhado

EESC-USP © M. Becker 2011

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Morfologia Estudo de Viabilidade

• Determinação de uma necessidade (real ou hipotética)

– Observação do comportamento do mercado ou da concorrência

– Acompanhamento do desenvolvimento tecnológico

– Encomenda direta

• “Alguém” deve pagar pelo produto resultante

• Palavra chave: SISTEMA

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Page 53: SEM0530 - Aula 2 Introdução ao Projeto de Produtos ... · –Aceitação pelos membros das regras básicas –Período de integração: resolução das diferenças e surgimento

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Morfologia Estudo de Viabilidade

• Elaboração de um conjunto de soluções úteis e alternativas

– Criatividade

– Coleta de Informações

– Testes Experimentais com protótipos funcionais • Princípios de funcionamento

– Engenharia de Valor • Primeiro esboço de valor

• Uma ou mais soluções seguem para a próxima etapa...

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Morfologia Estudo de Viabilidade - Fluxograma

não

sim

Informaçõesgerais

Informaçõesde mercado

Análise de necessidades

Possíveiscompradores

Válidos ?

não

sim

Informaçõestecnológicas

não

sim

Explorar sistemasenvolvidos

Proposições técnicas

RelevantesCompletas ?

não

sim

CriatividadeSoluções

alternativas

Soluçõespropostas

Plausíveis ?

Experiênciatecnológica

Viabilidade física

Fisicamente

realizável ?

Soluçõesconstrutivas

não

sim

Viabilidadeeconômica

Fatoreseconômicos

Modelos decusto

Lucro ?

não

sim

Viabilidadefinanceira investimento

Fontes de

Existe

capital ?

Conjunto de

soluções possíveis

2a Fase : Projeto preliminar

Teste de princípios

EESC-USP © M. Becker 2011

Page 55: SEM0530 - Aula 2 Introdução ao Projeto de Produtos ... · –Aceitação pelos membros das regras básicas –Período de integração: resolução das diferenças e surgimento

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Morfologia Projeto Preliminar

• Objetivo: estabelecer qual das alternativas

apresenta a melhor concepção para o projeto

• Análise detalhada até que seja feita a classificação

• Determinação dos limites de controle e tolerância

dos elementos que constituem o projeto

• Avaliação de materiais, processos construtivos,

arranjos dos componentes, formas geométricas,

etc.

• Modelagem matemática (desempenho)

• Palavra chave: PARÂMETROS

EESC-USP © M. Becker 2011

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Morfologia Projeto Preliminar

• Otimização

• Protótipos em escala para verificar:

– problemas de montagem

– problemas de acesso

– aceitação (estética)

• Confiabilidade

• Análise do Valor

• Um ou mais projetos são enviados para a próxima

fase...

EESC-USP © M. Becker 2011

Page 57: SEM0530 - Aula 2 Introdução ao Projeto de Produtos ... · –Aceitação pelos membros das regras básicas –Período de integração: resolução das diferenças e surgimento

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Morfologia Projeto Preliminar - Fluxograma

não

sim

Estudo daviabilidade

Experiênciado grupo

Seleção da melhor solução

Primeira solução

Melhor ?

não

sim

Recursosmatemáticos

não

sim

Formulação domodelo matemático

Dados da simulação

VálidosSuficientes ?

não

sim

Análise de sensibilidadee compatibilidade das variáveis

Otimização dos parâmetros

Adequados ?

Valores dos

não

sim

Testar processoe prever desempenho

Testes delaboratório

testes

Aceitáveis ?

não

sim

Simplificação Experiência

Melhormais barato ?

Projeto melhorado

Recursosmatemáticos

Sensibilidadeidentificada

Grau de sensibilidadedas variáveis

Recursosmatemáticos

parâmetros

Dados dos

3a Fase: Projeto detalhado

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Morfologia Projeto Detalhado

• Cada componente é calculado, otimizado e

desenhado

– Produto fabricável

• Protótipos pré-série para verificar:

– Problemas de Montagem

– Problemas de Adequação

• Palavra chave: TOLERÂNCIAS

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Morfologia Projeto Detalhado

• Elaborar:

– Verificação das Tolerâncias, formas construtivas e

possíveis variantes

– Desenhos dos Componentes

– Composição dos componentes em grupos e sub-grupos

– Lista Final de Peças

– Fabricação de Protótipos e modelos experimentais pré-

série

– Memorial de Cálculo, Controle Final e Descritivo

– Manual de Montagem, Instalação, Operação,

Manutenção e Descarte

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Morfologia Projeto Detalhado - Fluxograma

não

sim

TecnologiaEspecificaçãode subsistemas

Subsistemas

Adequados ?

não

sim

não

sim

componentes

Lista de

Satisfatória ?

não

sim

Descrição das partes

Desenho de conjunto de montagem

Completos ?

Desenhos de

não

sim

Normas e padronização desenho, normas

desenhos

Aceitáveis ?

não

sim

Liberar paraAdministração

Adequado ?

Desenho para

Possíveis ?

Conjunto de desenhos departes ou peças

montagem

Conjunto de

Próx imas Fases

Projeto preliminar

TecnologiaEspecificar

componentes

Tecnologia

Tecnologia

Experiência em

e padronização

fabricação

fabricação

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• Introdução ao Projeto Científico

• História e Ambiente

• Atividades do Projeto

• O Projeto

• Projetar para...

• Morfologia do Processo de Projeto

• Documentação

Sumário da Aula

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Documentação Processo de Projeto

• 3 categorias:

– Registros de desenvolvimento do produto

– Relatórios para a gerência

– Documentos Finais do Produto • Fabricação

• Assistência Técnica

• Etc.

• Livro de Projeto

– Esboços, anotações, cálculo, etc.

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Documentação Análise de Viabilidade

• Descrição de:

– Consumidores do produto

– Requisitos / necessidades dos consumidores

– Competitividade do produto

• Requisitos de Consumidores

• Requisitos de Engenharia

– Requisitos de Engenharia

– Objetivos de Engenharia

– Títulos e Objetivos de cada tarefa

– Necessidades de pessoal de cada tarefa

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Documentação Análise de Viabilidade

– Tempo necessário para conclusão de cada tarefa

– Esboços e maquetes das variantes desenvolvidas

– Esboços e diagramas mostrando o funcionamento de

cada parte do produto

– Esboço global do produto

– Esquemas mostrando como cada parte ou subsistema

depende ou se relaciona com outras partes do produto

– Literatura consultada na pesquisa

– Resultado da pesquisa sobre patentes

– Relatório de aplicação do QFD

– Relatório de Análise do Valor

http://www.uspto.gov/

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Documentação Projeto Preliminar

• Clara definição dos conceitos de funcionamento

envolvidos no produto e identificação dos

parâmetros chave do produto:

– Matrizes de Decisão

• Mostrar a escolha dos melhores conceitos a partir dos modelos

definidos

– Memorial de Cálculo

• Estruturais

• Vida útil e Confiabilidade

• Previsão de Desempenho

• Análise de Valor e Custo

• Otimização

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Documentação Projeto Detalhado

• Elaboração de:

– Desenhos Finais com detalhes para produção

• Desenho de Layout

• Desenho de Detalhes

• Desenho de Montagem

– Lista de Materiais

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