Modelos prescritivos

Esses modelos, em geral, tendem a prescrever o processo de projeto de uma forma global, sugerindo o melhor caminho para a sua execução. Eles usualmente oferecem um algoritmo sistemático para proceder na execução do projeto, através de uma metodologia particular.

A seguir são apresentados alguns modelos prescritivos, com suas principais características. Dentre estes, será escolhido o modelo que mais se adequa à realização do projeto do microposicionador angular proposto.

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 Modelo de J. C. Jones

O modelo de Jones é constituído basicamente por três estágios: análise, síntese e evolução do problema. O primeiro estágio engloba a descrição de todos e quaisquer fatores relacionados ao problema. No

segundo estágio, são usadas técnicas de criatividade, como por exemplo “brainstorming”, para gerar idéias e soluções das especificações. Fazendo uma iteração entre as idéias surgidas no processo criativo e os fatores relacionados ao problema do primeiro estágio, surge uma combinação parcial das soluções compatíveis. No último estágio do modelo, são envolvidas atividades de operação e manufatura do produto, além da detecção de erros que possam ser corrigidos (JONES, 1970). Esse modelo destaca a necessidade de estabelecer especificações como solução do problema proposto, através de iterações entre os fatores de projeto.

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 Modelo de Asimow

ASIMOW (1968) exibe o processo de projeto em sete fases, sendo as três primeiras fases primárias e as últimas fases relacionadas com o ciclo de produto-consumo. Neste trabalho é dado enfoque apenas às três primeiras fases, pois é a partir daí que inicia-se o processo de projeto. As três fases representadas são: estudo da exeqüibilidade do projeto, projeto preliminar e projeto detalhado.

1. Estudo da exeqüibilidade do projeto: tem como objetivo reunir um conjunto de soluções úteis para os problemas do projeto. São geradas soluções plausíveis e, essas soluções, são analisadas a fim de se obter a realização física, econômica e financeira do produto.

2. Projeto preliminar: a meta do projeto preliminar é estabelecer qual das alternativas propostas apresenta a melhor concepção para o projeto. Os aspectos críticos do projeto devem ser verificados com a finalidade de se validar sua concepção e de se fornecerem as informações essenciais para a fase posterior.

3. Projeto detalhado: fornece as descrições de engenharia do projeto verificado. Os sub-sistemas, componentes e partes do produto são completamente projetados e, juntamente com isso, são preparados seus respectivos desenhos.

O processo de projeto, assim como discutido por Asimow, é dividido em vários passos dentro das três fase de projeto, tais como, análise, síntese, evolução, decisão, otimização e revisão (ASIMOW, 1968). Este é um dos seus aspectos mais importantes.

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 Modelo de Pahl e Beitz

Pahl e Beitz apresentam seu modelo de projeto em quatro fases: (a) esclarecimento do assunto; (b) projeto conceitual; (c) protótipo e (d) projeto detalhado. A primeira fase envolve a coleta de todas as informações sobre a solução do problema. A segunda fase envolve a pesquisa dos princípios de soluções e uma combinação dos conceitos variantes. Na fase de construção do protótipo, o projetista determina o “layout” e desenvolve um método para construção de um protótipo, de acordo com as considerações técnicas e econômicas. Na última fase, são colocadas todas as dimensões, propriedades superficiais e de forma para todas as partes individuais, os materiais são especificados, os desenhos e outros documentos são produzidos (PAHL & BEITZ, 1996).

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 Modelo de Watts

Watts representa o processo de projeto por um modelo icônico e apresenta sua relação dinâmica com o meio ambiente. O processo de

projeto consiste de três estágios: análise, síntese e evolução, como também é proposto por Jones. Pode-se observar através da FIGURA 2.3 que o processo de projeto segundo Watts tem um desempenho cíclico, ou seja, sai de um nível inferior (abstrato) para um nível superior (concreto), representando as fases do projeto. No decorrer desse caminho (do abstrato ao concreto), o projetista vai tomando decisões e reiterando o processo de projeto, formando a estrutura vertical do cilindro (Dm, Dn, etc.). O processo pode ser considerado completo quando o projetista consegue combinar as exigências do projeto (P) com um ambiente particular (E), de forma a ter como produto final um artefato , isto é, o projeto final sob a influência de todos os fatores externos (N), necessários para o sucesso desse projeto. Esses fatores externos podem ser dados pela reputação do projetista e por outros efeitos do meio sócio-econômico.

Evol ução Sínte_se Anális e Decisão Concreto Abstrato (E ) N D D m D n ( ) P

FIGURA 2.3 – Modelo de Watts (EVBUOMWAN et al., 1996).

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 Modelo de Marples

Este modelo representa uma forma para resumir o processo de projeto como um resultado de estudo de caso. Este estudo de caso é mostrado de forma ilustrativa, como uma seqüência de decisões. Assim, inicia-se com o problema de uma forma geral e termina-o com uma proposta

de melhor solução, de acordo com as exigências e especificações previamente estabelecidas. Isso é representado pela árvore de Marples, mostrada na FIGURA 2.4. O 2 1 1 1 2 1 1 2 2 1 2 1 1 2 2 2 1 1 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 2 3 1 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 3 1 1 1 2 1 1 1 2 1 1 2 1 2 2 1 2 1 2 2 1 1 2 2 3 2 3 1 2 3 1 1 3 1 3 2 3 3 3 3 2 1 3 3 1 1 3 3 1 3 3 2 3 2 1 3 2 1 1 2 3 2 p p p p p2 1 p p p p p p p p p p p p p p p a a a a a a a a a a a a a a a a a 1 2 3 a = A l t e r n a t i v a p = S u b - p r o b l e m a S o l u ç ã o r e j e i t a d a S o l u ç ã o a c e i t a

FIGURA 2.4 – Modelo de Marples (EVBUOMWAN et al., 1996).

Para um determinado nó, são derivados sub-problemas como sendo uma possível solução para o problema inicial. Dentre esses sub-problemas, faz-se a melhor escolha até surgir a resposta final para a resolução do problema, como pode ser observado na FIGURA 2.4.

O modelo de Marples envolve três fases principais: síntese, evolução e decisão. Na fase de síntese, são envolvidas duas atividades, as quais são a pesquisa para as possíveis soluções e o estudo detalhado dessas soluções propostas. A segunda fase é a evolução das soluções viáveis segundo certos critérios adotados. A fase da decisão é feita diante da escolha de uma solução particular.

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Em seu modelo, Archer define a metodologia de projeto em seis estágios:

1. Programação: estabelece o problema e a proposta de ação; 2. Coleta de dados: coleta e classifica os dados;

3. Análise: identifica os sub-problemas, prepara as especificações do projeto, reconsidera e estima o programa proposto;

4. Síntese: prepara as propostas do projeto;

5. Desenvolvimento: desenvolve o protótipo de projeto, prepara e executa os estudos de validação;

6. Comunicação: prepara os documentos para a manufatura.

Estes seis estágios podem ser agrupados e classificados em três fases: analítica, criativa e executiva, como mostra a FIGURA 2.5. Na descrição de seu modelo, Archer comenta que: ‘...as características especiais do processo de projeto são dadas pela fase analítica, que requer a observação dos objetivos e raciocínio indutivo, e pela fase criativa que envolve o julgamento subjetivo e o raciocínio dedutivo. As decisões cruciais já foram tomadas, então o processo de projeto continua com a execução de desenhos, esquemas etc.’.

Programação Coleta de dados Análise Síntese Desenvolvimento Comunicação Solução Experiência Fase analítica Fase criativa Fase excecutiva Instruções Treinamento Programação Coleta de dados Análise Síntese Desenvolvimento Comunicação Observação Raciocínio indutivo Evolução Julgamento Raciocínio dedutivo Decisão Descrição Transmissão ( a ) ( b )

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 Modelo de Krick

Em seu modelo, Krick descreve o processo de projeto em cinco estágios: formulação, análise, pesquisa, decisão e especificação do problema. O primeiro passo envolve a definição clara do problema a ser resolvido. O segundo passo envolve a análise do problema chegando a uma definição detalhada das especificações, restrições e critérios. No terceiro passo, é feita a pesquisa para gerar as soluções alternativas, usando criatividade e pesquisa. O estágio de decisão envolve a evolução e comparação das soluções alternativas até encontrar a melhor solução. Finalmente, o quinto passo, envolve uma documentação detalhada da escolha de projeto com desenhos técnicos, artigos e um possível modelo icônico (KRICK, 1970). Um esquema do modelo de Krick pode ser observado na FIGURA 2.6.

Análise do problema Formulação do problema

Procura das soluções

Decisão

Especificação

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 Modelo de Nigel Cross

Cross expressa o processo de projeto em seis estágios, através de um modelo problema/solução de uma forma simétrica. Os seis estágios são: esclarecimento dos objetivos, estabelecimento das funções, especificação do projeto, geração das alternativas, evolução das alternativas e detalhes de projeto, como mostra a FIGURA 2.7. Para cada estágio é aplicado um método de solução. No primeiro estágio, o método árvore é usado para esclarecer os objetivos e sub-objetivos e a relação entre eles. O método de análise de função é então usado para estabelecer a função requerida e os limites de sistemas. O terceiro estágio envolve um conjunto de exigências, onde são feitas certas especificações usando o método de especificações de desempenho. O método morfológico é usado no quarto estágio para gerar todas as soluções alternativas do projeto. No quinto estágio, há uma evolução das alternativas de projeto usando o método de análise de valor para comparar a utilidade de valores das propostas alternativas do projeto. O sexto estágio envolve o estabelecimento dos detalhes de projeto usando o método de engenharia de valor a fim de aumentar ou manter o valor final do produto, reduzindo seu custo de produção (CROSS, 1994).

Problema Solução Sub-problemas Sub-soluções Esclarecimento dos objetivos Estabelecimento das funções Especificações do projeto Detalhes do projeto Evolução das alternativas Geração das alternativas

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 Modelo de Hubka

O modelo de Hubka representa o processo de projeto em quatro fases e seis passos (EVBUOMWAN et al., 1996). Essas fases e passos são:

Fase 1: Elaboração de um determinado problema

Passo 1: elaborar ou esclarecer determinadas especificações Fase 2: Projeto conceitual

Passo 2: estabelecer a estrutura funcional Passo 3: estabelecer o conceito

Fase 3: Esboço

Passo 4: estabelecer um “layout” preliminar Passo 5: estabelecer um “layout” dimensional

Fase 4: Elaboração

Passo 6: elaboração e detalhamento do projeto

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 Modelo de French

Este modelo, como mostra a FIGURA 2.8, é baseado nas seguintes atividades de projeto:

1. Fase da análise do problema - envolve a identificação das necessidades a serem satisfeitas.

2. Fase de projeto conceitual - envolve a geração de várias soluções na forma de esquemas.

3. Fase de construção de protótipos dos esquemas propostos - envolve o desenvolvimento de protótipos.

4. Fase de detalhamento - o esquema escolhido é trabalhado em detalhes finais.

Desenhos, etc Seleção de esquem as Especificação do problema Necessidade Análise do Problem a Projeto conceitual Incorporação dos esquem as Detalham ento F e ed b ack

FIGURA 2.8 – Modelo de French (EVBUOMWAN et al., 1996)

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 Modelo de Back

Segundo o modelo de Back, o processo de projeto passa diretamente por oito fases: estudo da viabilidade, projeto preliminar, projeto detalhado, revisão e testes, planejamento da produção, planejamento do mercado, planejamento do consumo, planejamento da obsolescência, sendo que somente as quatro primeiras fases são de interesse para esse estudo. A primeira fase tem como objetivo a elaboração de um conjunto de soluções úteis para o projeto, explorando os problemas gerados pelas necessidades e

identificando seus elementos, tais como parâmetros, limitações e critérios importantes. Essas soluções são filtradas ou separadas através da viabilidade física, econômica e financeira. O objetivo da segunda fase é estabelecer qual das alternativas propostas apresenta a melhor concepção para o projeto. A terceira fase fornece as descrições de engenharia de um projeto verificado através do projeto detalhado ou das especificações dos componentes. Na quarta fase, são feitas constantes verificações e testes experimentais, principalmente de soluções ou componentes cujo desempenho ainda é desconhecido. São construídos modelos experimentais para verificar formulações ainda não testadas (BACK, 1970).

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 Modelo VDI 2221

Esse modelo foi proposto por um grupo de pesquisadores alemães, Verein Deutscher Ingenieure (VDI), ‘Aproximação sistemática do projeto de sistemas técnicos e produtos’. O modelo VDI descreve o processo de projeto em sete estágios, como mostra a FIGURA 2.9. Esses estágios envolvem:

1. Esclarecimento e definição do problema de projeto; 2. Verificação das funções e de suas estruturas;

3. Pesquisa dos princípios de soluções para todas sub-funções e de suas estruturas;

4. A divisão da solução em módulos realizáveis; 5. Configurações dos módulos principais;

6. Configuração do produto total;

Estágios _Resultados Passos Lista de requisitos Estrutura de funções Solução inicial Estrutura modular Projeto preliminar Projeto detalhado Documentação do produto Esclarecer formulação do projeto

Verificação das funções e de suas estruturas

Pesquisa dos princípios de soluções e de suas estruturas

Estruturação em módulos

Configuração dos módulos principais

Configuração do produto total

Fixação das informações de execução e de uso Tarefa Produto 1 2 3 4 5 6 7

FIGURA 2.9 – Modelo VDI 2221 (MARIBONDO et al., 1998)