MODELOS PARA OS PRODUTOS

O uso de descrições e modelos de produtos podem auxiliar no processo de definição da arquitetura dos produtos. Segundo Erens e Verhulst (1997), existem três espaços para a descrição dos produtos: gerenciamento do produto (domínio funcional); desenvolvimento (domínio tecnológico); e manufatura (domínio físico). Os modelos dos produtos nestes três domínios podem ser definidos, segundo Erens e Verhulst (1997), da forma que segue.

• O modelo funcional é a descrição coerente das funcionalidades dos produtos. Está

fortemente ligado aos objetivos primários dos produtos. O modelo é derivado das especificações oriundas do setor de Gerenciamento do Produto;

• O modelo técnico (ou tecnológico) é a descrição coerente da aplicação de tecnologias

(princípios de solução) para assegurar a operação, mas não necessariamente a fabricação, dos produtos. O setor de Desenvolvimento cria grande parte da informação estruturada neste modelo; e

• O modelo físico é a descrição coerente da implementação física de um sistema. Está

fortemente ligado à construção do produto. A Manufatura estabelece as condições da implementação para garantir a fácil montagem, sem comprometimento de custo e qualidade.

Nos estágios iniciais do processo de desenvolvimento, os modelos funcionais dos produtos são, geralmente, derivados dos modelos de sistema. Um modelo de produto bastante difundido na Engenharia é a Estrutura de Funções. Neste modelo, a representação funcional do produto é composta de caixas de ação e dos fluxos de entrada e saída de energia, sinal e material (PAHL et al., 2005). A Figura 3.7 ilustra a Estrutura de Funções. Este modelo funcional é criado a partir da função global desejada, que é sistematicamente desdobrada até que todas as funções do produto estejam representadas.

Figura 3.7 – Estrutura de Funções do produto (PAHL et al., 2005)

Além da Estrutura de Funções, ilustrada na Figura 3.7, Hölttä-Otto (2005) cita como alternativas de modelagem dos produtos: a estruturação hierárquica, a descrição do produto através da Design Structure Matrix, DSM, a alternativa para modelagem de sistemas chamada IDEF0, os diagramas objeto-processo, ODP, e os diagramas UML (Unified Modelling Language).

A estruturação hierárquica é bastante comum e, provavelmente, a forma mais simples para modelar os produtos. Nas estruturas hierárquicas, os sistemas são decompostos em sub- sistemas e, assim por diante, até o nível desejado de detalhamento. Este modelo pode ser utilizado tanto para a representação do produto por seus componentes como por suas funções. A Figura 3.8 ilustra a estruturação hierárquica de um sistema.

Figura 3.8 – Estruturação hierárquica de um sistema (HÖLTTÄ-OTTO, 2005)

IDEFO é uma técnica de análise funcional estruturada, de especial interesse para a manufatura (COLQUHOUN et al., 1993). Como na Estrutura de Funções, no IDEF0 as funções também são representadas por caixas de ação e seus fluxos de entradas e saídas (alternativamente as

funções podem ser substituídas por componentes). Porém, neste modelo, as entradas e saídas não são decompostas como na Estrutura de Funções. São previstas duas entradas adicionais, uma entrada de controle e uma entrada chamada mecanismo, representando a ferramenta ou recurso para realizar a função (HÖLTTÄ-OTTO, 2005). A ilustração do modelo pode ser vista na Figura 3.9.

Figura 3.9 – Modelo de sistema IDEF0 (HÖLTTÄ-OTTO, 2005)

Devido à sua generalidade como modelo de sistemas, o Design Structure Matrix (DSM) pode ser utilizada na representação de produtos. No DSM, os elementos do sistema (funções ou componentes) são representadas nas linhas e colunas da matriz e as relações entre estes elementos definem o corpo da matriz. A Figura 3.10 ilustra um DSM com oito elementos. As relações entre os oito elementos do modelo ilustrado são caracterizadas pelo preenchimento não nulo no corpo da matriz.

Figura 3.10 – Exemplo de uma Design Structure Matrix

O Object-Process Methodology (OPM) descreve, no mesmo modelo, tanto as funções e suas interrelações como os componentes e suas interrelações. Os objetos são representados por retângulos e os processos (funções) por elipses. A ligação entre os objetos e as funções são representadas por símbolos representativos da interação (HÖLTTÄ-OTTO, 2005). A Figura 3.11 ilustra este modelo.

A Unified Modeling Language (UML) é semelhante ao OPM e foi desenvolvida para o projeto de software. Na UML o conceito de classes é utilizado para representar o sistema. As classes, neste modelo, são compostas por conjuntos de atributos e operações que descrevem suas propriedades e as funções executadas. As relações entre as classes podem descrever, por exemplo, como uma classe controla a outra (HÖLTTÄ-OTTO, 2005). Um diagrama UML é ilustrado na Figura 3.12.

Hölttä-Otto (2005) complementa a apresentação destes modelos de sistema com uma tabela onde eles são comparados contra várias características consideradas relevantes pelo autor. O quadro da Figura 3.13 reproduz esta comparação.

Figura 3.12 – ilustração de um modelo de sistema Unified Modelling Language (HÖLTTÄ- OTTO, 2005)

Finalmente, resta apresentar o diagrama de atividades do produto, que é um modelo que também pode ser elaborado nas fases iniciais de desenvolvimento dos produtos. Especialmente adequado para produtos que operam em ciclos e que interagem com o ambiente, o diagrama de atividades relaciona as várias ações do produto condicionadas às ocorrências (eventos) internas e externas. Asan et al. (2004) ilustram o uso deste diagrama para modelar os produtos que compõe uma família de detectores de gás domiciliar, reproduzido na Figura 3.14.

Representação Hierárquica

Estrutura de Funções

IDEFO DSM OPM UML

Funções / Componentes F ou C F ou C F ou C F ou C F & C F & C

Usuário √ √ √ √

Ambiente √ √ √ √

Tipos de interface √ √ √

Estático / Dinâmico E E E E D D

Modelo de serviços e software ( )√ ( )√ √ √

Usado nos estágios iniciais ( )√ √ √ √ ( )√ ( )√

Visualização Níveis hierárquicos Disposição funcional, tipos de interface Disp. func. Conect. interface Obj. Obj. Compatibilidade DSM (IDEFO) (DSM) E.F. (IDEFO) (UML) (OPM)

Figura 3.13 – Comparativo entre os modelos de sistema para representação dos produtos (HÖLTTÄ-OTTO, 2005)

Figura 3.14 – Diagrama de atividades da família de um detector de gás domiciliar (ASAN et al., 2004)

Os modelos de produtos, como mencionado, são amplamente utilizados no processo de modularização dos produtos, alguns exemplos são mostrados nas seções seguintes. Uma sugestão de tratamento modular para os produtos é apresentada na próxima seção. Esta proposta é de Pahl e Beitz (Pahl et al., 2005) e sugere que todas as funções do produto sejam desenvolvidas individualmente como módulos.