2014DionatanQuevedo

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(1)UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM PROJETO E PROCESSOS DE FABRICAÇÃO - MESTRADO PROFISSIONAL. Dionatan Brizola Quevedo. APLICAÇÃO DE MÉTODOS DE PROJETO NO DESENVOLVIMENTO DE CARROCERIAS DE ÔNIBUS: UM ESTUDO DE CASO. Passo Fundo 2014.

(2) i. Dionatan Brizola Quevedo. APLICAÇÃO DE MÉTODOS DE PROJETO NO DESENVOLVIMENTO DE CARROCERIAS DE ÔNIBUS: UM ESTUDO DE CASO. Orientador: Prof. Dr. Márcio Walber Coorientador: Prof. Dr. Vagner Alves Guimarães. Dissertação apresentada ao Programa de Pósgraduação em Projeto e Processos de Fabricação da Universidade de Passo Fundo, como requisito para obtenção do grau de Mestre em Projeto e Processos de Fabricação.. Passo Fundo 2014 i.

(3) Dionatan Brizola Quevedo. APLICAÇÃO DE MÉTODOS DE PROJETO NO DESENVOLVIMENTO DE CARROCERIAS DE ÔNIBUS: UM ESTUDO DE CASO. Dissertação apresentada ao Programa de Pósgraduação em Projeto e Processos de Fabricação da Universidade de Passo Fundo, como requisito para obtenção do grau de Mestre em Projeto e Processos de Fabricação.. Data de aprovação: 30 de setembro de 2014.. Os componentes da Banca examinadora abaixo aprovaram a Dissertação:. Professor Doutor Márcio Walber Orientador Professor Doutor Vagner Alves Guimarães Coorientador Professor Doutor Patric Daniel Neis Universidade Federal do Rio Grande do Sul Professor Doutor Nilson Luis Maziero Universidade de Passo Fundo Professor Doutor José Antônio Portella Universidade de Passo Fundo. ii.

(4) Dedico este trabalho aos meus pais José Carlos e Ivete. iii.

(5) AGRADECIMENTOS. Gostaria de agradecer as pessoas que tiveram participação fundamental na realização deste trabalho.. Aos meus pais José Carlos Quevedo e Ivete Brizola Quevedo, os quais foram os pilares principais desta conquista, sempre me apoiando sem medir esforços.. Ao meu Orientador Prof. Dr. Márcio Walber, pela confiança em mim depositada, dedicação e ensinamentos a mim repassados durante esta longa caminhada.. Ao meu Coorientador Prof. Dr. Vagner Alves Guimarrães, pelos conselhos, sugestões e ensinamentos a mim repassados.. Aos demais Professores da banca de avaliação, pelas importantes considerações para o resultado final deste trabalho.. A empresa encarroçadora Comil Ônibus, pela bolsa de auxílio e pela disponibilidade de tempo e recursos necessários a mim cedidos para a realização do meu mestrado.. A companheira e amiga Bruna Partichelli, pelo grande apoio e incentivo durante esta jornada.. Ao colega e amigo Daniel Gasparin, pelo apoio e companheirismo durante o todo o programa.. Aos colegas de trabalho, Luan Franco, Rudimar e Miguel Castillo, pela importante ajuda durante o projeto.. Aos demais colegas de trabalho, colegas do programa de mestrado e demais pessoas que participaram direta ou indiretamente no desenvolvimento, meus sinceros agradecimentos. iv.

(6) Sonho que se sonha só é só um sonho que se sonha só, mas sonho que se sonha junto é realidade. Raul Seixas. v.

(7) RESUMO. Em virtude da grande importância de se desenvolver um produto no momento certo e que desperte o interesse do mercado, torna-se necessário a implantação de um procedimento eficaz para a concepção de boas soluções. O presente trabalho tem como objetivo selecionar ferramentas e métodos para propor um procedimento de projeto no desenvolvimento de carrocerias de ônibus e aplicar no departamento de Engenharia de uma empresa encarroçadora de ônibus. O estudo de caso é realizado sobre a carroceria Double Decker, modelo de ônibus rodoviário, onde se tem a necessidade de desenvolver um projeto modular que possibilite um menor tempo na configuração dos pedidos e facilite sua montagem na linha de produção, adequando as ferramentas de trabalho da empresa aos métodos propostos desde seu planejamento e concepção inicial, até o seu detalhamento final. Os métodos proporcionam uma nova proposta para projetos de ônibus, onde sua estrutura global não é influenciada pelo chassi e seus opcionais de venda, oferecendo uma carroceria padrão e flexível, que pode ser acoplada nos três principais modelos de chassis da categoria, validando sua configuração através de testes com um protótipo. Nesse trabalho, é avaliada a influência dos métodos propostos sobre os resultados nos quesitos de padronização, tempo no desenvolvimento do projeto, assertividade do projeto, qualidade do produto, processo de fabricação e montagem da carroceria. Palavras-chave: Projeto de carrocerias de ônibus. Métodos para projeto e desenvolvimento de produtos. Projeto modular. Projeto para manufatura e montagem.. vi.

(8) ABSTRACT. Due to the great importance of develop a product at the right time and that catches the commerce interests, becomes necessary the deployment of an effective procedure for good solutions conception. The present thesis has the objective of selecting tools and methods to suggest a design procedure in a bus body development and apply it at the Engineering department in a bus factory. The case study is performed in a Double Decker body, road coach bus, which has the necessity of developing a modular design that provides a shorter time for the layout required by the customer and further an easy assembly on the production line, adapting the company working tools to accomplish the methods, since the planning and initial concept, until the final detailing. This concepts brings a new suggestion for the bus design, where the main structure is not influenced by the chassis and the customer options, offering a standard and flexible body, which can be assembled over the three main chassis models of the category. A prototype approved the configurations. This thesis evaluated the impact of the methods proposed above the results in the categories of standardization, design development time, design assertiveness, product quality, manufacture and assembly body process. Keywords: Bus body design. Products development methods. Design for modularity. Design for manufacture and assembly.. vii.

(9) LISTA DE ILUSTRAÇÕES. Figura 1 – Carroceria Double Decker....................................................................................... 19 Figura 2 – Influências sobre o custo do produto ...................................................................... 20 Figura 3 – À esquerda as sete fases de Asimov, à direita a estrutura proposta por Coryell. .... 26 Figura 4 – Procedimento geral para o desenvolvimento do projeto ......................................... 27 Figura 5 – Representação do processo de desenvolvimento integrado de produtos ................ 28 Figura 6 – Funil de decisões ..................................................................................................... 29 Figura 7 - Método de projeto integrado com a seleção de materiais ........................................ 30 Figura 8 – Custo de mudanças no produto em cada fase de desenvolvimento ........................ 31 Figura 9 – Taxas de retorno dos investimentos em cada fase do desenvolvimento ................. 32 Figura 10 – Matriz de necessidades métricas ........................................................................... 32 Figura 11 – Exemplo de uma lista de requisitos formal ........................................................... 33 Figura 12 – Exemplo de gráfico de Gantt em uma estrutura de desdobramento do trabalho .. 34 Figura 13 – Exemplo de uma estrutura de funções .................................................................. 36 Figura 14 – Representação de uma lista de soluções................................................................ 36 Figura 15 – Exemplo de uma lista de seleção das variantes de solução ................................... 39 Figura 16 – Método de Pugh .................................................................................................... 40 Figura 17 – Exemplo de sistema modular e misto ................................................................... 43 Figura 18 – Categorias de módulos .......................................................................................... 44 Figura 19 – Etapas na elaboração da técnica DSM .................................................................. 46 Figura 20 – Matriz ݆ܽ݅ para mapeamento da estrutura ............................................................. 46 Figura 21 – Etapas de projeto utilizando a técnica DFMA ...................................................... 48 Figura 22 – DFMA no ciclo de vida do produto ...................................................................... 50 Figura 23 – Redução de tempo na abordagem da engenharia simultânea ................................ 51 Figura 24 – Principais dimensões para ônibus rodoviário ........................................................ 54 Figura 25 – Forças verticais nas laterais da carroceria ............................................................. 55 Figura 26 – Forças verticais nos módulos dianteiro e traseiro ................................................. 55 Figura 27 – Forças longitudinais na carroceria ........................................................................ 56 viii.

(10) Figura 28 – Forças transversais na carroceria .......................................................................... 57 Figura 29 – Vista explodida dos componentes estruturais da carroceria ................................. 58 Figura 30 - Vista explodida do “casulo” completo da carroceria ............................................. 58 Figura 31 - Componentes da montagem final da carroceria ..................................................... 59 Figura 32 – Carroceria nos primeiros postos de montagem da empresa Comil Ônibus .......... 60 Figura 33 – Fechamento do casulo da empresa Comil Ônibus ................................................ 60 Figura 34 – Montagem do chapeamento externo e demais conjuntos da empresa Comil Ônibus .......................................................................................................................................... 61 Figura 35 – Montagem final da carroceria na linha de acabamento da empresa Comil Ônibus .......................................................................................................................................... 62 Figura 36 – Contribuição dos modelos de chassi em vendas para a carroceria........................ 65 Figura 37 – Exemplos da diferença entre os opcionais na contribuição de vendas.................. 66 Figura 38 – Matriz de necessidades métricas para o projeto .................................................... 66 Figura 39 – Linha mestra para o projeto................................................................................... 67 Figura 40 – Lista de requisitos (1ª folha) ................................................................................. 68 Figura 41 - Lista de requisitos (2ª folha) .................................................................................. 69 Figura 42 – Planejamento do projeto ........................................................................................ 70 Figura 43 – Influência das características de vendas nos conjuntos da carroceria ................... 73 Figura 44 – Lateral dividida em regiões ................................................................................... 73 Figura 45 – Função global do projeto ....................................................................................... 75 Figura 46 – Estrutura de funções para o projeto ....................................................................... 76 Figura 47 – Lateral: estrutura padrão no projeto atual ............................................................. 77 Figura 48 – Lista de soluções para o projeto ............................................................................ 78 Figura 49 – Impacto das soluções na padronização da carroceria ............................................ 79 Figura 50 – Leiaute do salão inferior........................................................................................ 80 Figura 51 – Diagrama de corpo livre da carroceria .................................................................. 81 Figura 52 – Elementos representativos para o anteprojeto ....................................................... 87 Figura 53 – Determinação do leiaute das laterais ..................................................................... 88 Figura 54 – Determinação do leiaute dos módulos inferiores .................................................. 89 Figura 55 – Anteprojeto final ................................................................................................... 90 Figura 56 – Nova interface entre chassi e carroceria................................................................ 90 ix.

(11) Figura 57 – Representação da concepção para o acoplamento entre carroceria e chassis ....... 91 Figura 58 – Módulos construtivos atuais do compartimento inferior da carroceria ................. 92 Figura 59 – Decomposição da estrutura em menores regiões .................................................. 92 Figura 60 – Novos módulos construtivos para o projeto propostos pela técnica ROC ............ 97 Figura 61 – Simulação do processo de fabricação através da manufatura e montagem digital 99 Figura 62 – Sistema modular e misto para o projeto .............................................................. 100 Figura 63 – Projeto dos portadores da função global ............................................................. 102 Figura 64 – Projeto dos módulos de acoplamento da carroceria com o chassi ...................... 102 Figura 65 – Esquema de ligação da estrutura móvel para o protótipo ................................... 104 Figura 66 – Projeto da estrutura preliminar para o protótipo ................................................. 104 Figura 67 – Montagem do compartimento inferior finalizada ............................................... 105 Figura 68 – Montagem final da carroceria protótipo .............................................................. 106 Figura 69 – Preparação, alinhamento e separação dos módulos do chassi Volvo.................. 106 Figura 70 – Preparação do chassi Mercedes-Benz ................................................................. 107 Figura 71 – Processo de levantamento do casulo para o acoplamento nos chassis ................ 107 Figura 72 – Acoplamento do casulo no chassi Mercedes-Benz ............................................. 108 Figura 73 - Acoplamento do casulo no chassi Volvo ............................................................. 108 Figura 74 – Projeto dos conjuntos portadores de função auxiliar .......................................... 111 Figura 75 – Projeto final da carroceria em 3D ....................................................................... 112 Figura 76 – Projeto detalhado para a produção ...................................................................... 112 Figura 77 – Arquitetura do produto final: conjuntos principais ............................................. 113 Figura 78 - Arquitetura do produto final: conjuntos auxiliares .............................................. 114 Figura 79 – Módulos inseridos no sistema modular do projeto ............................................. 114 Figura 80 – Atendimento dos requisitos obrigatórios ............................................................ 116 Figura 81 – Tempo de desenvolvimento do projeto comparado com o planejamento estimado ........................................................................................................................................ 117 Figura 82 – Distribuição do tempo no desenvolvimento do projeto ...................................... 118 Figura 83 – Padronização final da estrutura para a nova carroceria ....................................... 119 Figura 84 – Distribuição final do projeto da carroceria no sistema modular ......................... 119 Figura 85 – Comparativo da influência das características de venda nos conjuntos principais da estrutura entre o atual e o novo projeto ..................................................................... 120 x.

(12) Figura 86 – Novo processo de projeto para a configuração dos pedidos ............................... 121 Figura 87 – Número de conjuntos para as diferentes configurações de projeto ..................... 122 Figura 88 – Resultados devido à aplicação de conceitos DFMA no projeto .......................... 124 Figura A.1 – Montagem do primeiro posto com auxílio da manufatura digital.....................134 Figura A.2 – Montagem do segundo posto com auxílio da manufatura digital.....................135 Figura A.3 - Montagem do terceiro posto com auxílio da manufatura digital........................135 Figura A.4 – Montagem do quarto posto com auxílio da manufatura digital.........................136 Figura A.5 – Projeto da estrutura móvel para montagem e movimentação da carroceria......136 Figura A.6 – Estrutura móvel para montagem e movimentação da carroceria PKD..............137 Figura A.7 – Projeto da carroceria multichassi sobre os três modelos...................................137 Figura A.8 – Separação e alinhamento dos módulos dianteiro e traseiro...............................138 Figura A.9 – Ligações parafusadas para união da estrutura móvel com a carroceria.............138 Figura A.10 – Montagem do casulo protótipo no primeiro e no segundo posto.....................139 Figura A.11 – Fechamento do casulo no terceiro posto de montagem...................................139 Figura A.12 – Andamento do protótipo no quarto posto de montagem.................................140. xi.

(13) LISTA DE TABELAS. Tabela 1 – Exemplo de uma matriz ordenadora ....................................................................... 38 Tabela 2 – Resumo da sessão de brainstorm............................................................................ 64 Tabela 3 – Influência das características de venda na estrutura da carroceria ......................... 72 Tabela 4 – Matriz ordenada das regiões da lateral ................................................................... 74 Tabela 5 – Distribuição de poltronas no salão inferior............................................................. 80 Tabela 6 – Valores para o cálculo de peso ............................................................................... 82 Tabela 7 – Valores de ܴ‫ ܶܧ‬e ܴ‫ ܦܧ‬para cada solução ............................................................. 84 Tabela 8 – Verificação do carregamento máximo permitido pelos chassis ............................. 84 Tabela 9 – Volumes de bagageiro para cada uma das soluções ............................................... 84 Tabela 10 – Definição dos pesos de importância para a avaliação das soluções ..................... 85 Tabela 11 – Lista de avaliação das variantes de solução para o projeto .................................. 86 Tabela 12 – Matriz pelo método ROC (Etapa 1) ...................................................................... 94 Tabela 13 – Matriz pelo método ROC (Etapa 2) ...................................................................... 95 Tabela 14 - Matriz resultante para os novos módulos do projeto (Etapa 3) ............................. 96 Tabela 15 – Diretrizes para o projeto de carrocerias voltado a manufatura e montagem ........ 98 Tabela 16 – FMEA realizado a partir da avaliação técnica do projeto, processo e segurança ........................................................................................................................................ 109 Tabela 17 – Soluções e melhorias apontadas para o projeto a partir do protótipo ................. 110 Tabela 18 – Análise econômica do projeto ............................................................................ 110 Tabela 19 – Perspectiva de redução de tempo na determinação dos pedidos ........................ 122 Tabela A.1 – Distribuição de carga referente aos passageiros sentados.................................132 Tabela A.2 – Identificação e classificação dos requisitos.......................................................133 Tabela A.3 – Identificação e classificação dos requisitos (continuação)................................134. xii.

(14) LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS. ABS. Acrilonitrilo-butadieno-estireno. BD. Balanço Dianteiro. BT. Balanço Traseiro. CONTRAN. Conselho Nacional de Trânsito. DFA. Design for Assembly. DFM. Design for Manufacture. DFMA. Design for Manufacture and Assembly. DNER. Departamento Nacional de Estradas de Rodagem. DSM. Design structure matrix. EDT. Estrutura de desdobramento do trabalho. EE. Entre os Eixos. ES. Engenharia simultânea. FMEA. Failure Mode and Effect Analysis. GERT. Graphical Evaluation e and Review Technique. ICR. Inform, Create and Reflect. MBB. Mercedes-Benz do Brasil. PBT. Peso Bruto Total. PED. Peso no Eixo Dianteiro. PERT. Program Evaluation and Review Technique. PKD. Partial Knocked Down. PU. Poliuretano. PVC. Perfis de Policloreto de Vinila. RED. Reação no Eixo Dianteiro. RET. Reação no Eixo Traseiro. ROC. Rank Order Clustering. VSI. Vão Livre do Salão Inferior. 3D. Três Dimensões xiii.

(15) 2D. Duas Dimensões. 6x2. Seis rodas movidas e duas motoras. 8x2. Oito rodas movidas e duas motoras. xiv.

(16) LISTA DE SÍMBOLOS. ୮ୱ. Distância dos passageiros superiores ao eixo dianteiro. ୮୧. Distância dos passageiros inferiores ao eixo dianteiro. ୠ. Distância do centro de massa do bagageiro ao eixo dianteiro. ୡ. Distância do centro de massa da carroceria ao eixo dianteiro. ୰୲. Distância entre-eixos do rodado traseiro do chassi. ୲. Distância entre-eixos teórica. ୡୟ୰୰. Força devido à massa da carroceria em ordem de marcha. ୫୲. Força devido à massa do módulo traseiro do chassi. ୠୟ୥ୟ୥. Força devido à massa das bagagens. ୮ୱ. Força devido à massa de cada passageiro no salão superior. σ ୷. Somatório das forças no eixo Y. σ ୮ୱ. Somatório das forças devido aos passageiros superiores. σ ୮୧. Somatório das forças devido aos passageiros inferiores. ୷ σ ୖ୉ୈ. Somatório dos momentos em Y em torno do eixo dianteiro. σ ୷ୖ୉ୈ. Somatório dos momentos em Y devido aos passageiros. xv.

(17) SUMÁRIO. 1. INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 18. 1.1. Contexto ................................................................................................................. 18. 1.2. Justificativa ............................................................................................................ 20. 1.3. Motivação ............................................................................................................... 21. 1.4. Objetivos ................................................................................................................ 22. 1.4.1 Objetivo Geral ....................................................................................................... 22 1.4.2 Objetivos Específicos............................................................................................. 22 1.5. Hipótese da Pesquisa ............................................................................................. 23. 1.6. Metodologia da Pesquisa ...................................................................................... 23. 1.7. Estrutura do Trabalho .......................................................................................... 24. 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ....................................................................... 25. 2.1. Métodos para Projeto e Desenvolvimento de Produtos ..................................... 25. 2.1.1 Técnicas para o Planejamento e Esclarecimento do Projeto ............................. 31 2.1.2 Técnicas para a Concepção .................................................................................. 35 2.1.3 Projeto Preliminar e Detalhado ........................................................................... 40 2.1.4 Desenvolvimento de Produtos Modulares ........................................................... 42 2.1.5 Projeto para Manufatura e Montagem ............................................................... 47 2.1.6 Outras Técnicas de Projeto .................................................................................. 51 2.2. Diretrizes para Construção de Carrocerias de Ônibus ..................................... 52. 2.2.1 Normas para Encarroçamento ............................................................................. 52 2.2.2 Forças Atuantes em Carrocerias de Ônibus ....................................................... 54 2.3. Projeto de Carrocerias Double Decker ............................................................... 57. 2.3.1 Principais Componentes e Materiais no Projeto de Carrocerias ...................... 57 2.3.2 O Processo de Montagem de Carrocerias ........................................................... 59 3. APLICAÇÃO DOS MÉTODOS: UM ESTUDO DE CASO ............................. 63. 3.1. Planejamento e Esclarecimento da Tarefa (Fase 1) ........................................... 63. 3.1.1 Pesquisa de Mercado ............................................................................................. 65 xvi.

(18) 3.1.2 Lista de Requisitos ................................................................................................ 67 3.1.3 Planejamento ......................................................................................................... 70 3.2. Concepção (Fase 2) ................................................................................................ 71. 3.2.1 Elaboração da Estrutura de Funções .................................................................. 74 3.2.2 Concepção das Soluções ........................................................................................ 77 3.2.3 Avaliação das Variantes de Solução .................................................................... 79 3.2.4 Anteprojeto ............................................................................................................ 87 3.3. Projeto Preliminar (Fase 3) .................................................................................. 91. 3.3.1 Configuração para Manufatura e Montagem .................................................... 91 3.3.2 Elaboração do Sistema Modular .......................................................................... 99 3.3.3 Projeto dos Conjuntos Portadores da Função Global ....................................... 101 3.3.4 Estrutura Preliminar para o Protótipo ............................................................... 103 3.3.5 Fabricação e Teste do Protótipo........................................................................... 105 3.3.6 Avaliação Técnica e Econômica do Projeto ........................................................ 109 3.4. Projeto Detalhado (Fase 4) ................................................................................... 111. 4. DISCUSSÕES DOS RESULTADOS ................................................................... 115. 4.1. Resultados no Ciclo de Desenvolvimento do Projeto ......................................... 115. 4.2. Resultados no Produto e no Processo de Fabricação ......................................... 119. 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................... 125. 5.1. Atendimento aos Objetivos ................................................................................... 125. 5.2. Visão da Teoria Aplicada ..................................................................................... 126. 5.3. Contribuição .......................................................................................................... 127. 5.4. Trabalhos Futuros ................................................................................................. 127. REFERÊNCIAS .............................................................................................................128 APÊNDICE A – Projeto de Carrocerias de Ônibus ....................................................131 ANEXO A – Linha Mestra Geral para Projetos...........................................................141 ANEXO B – Configuração dos Assentos .......................................................................142 ANEXO C – Acoplamento de uma carroceria na forma PKD ....................................143 ANEXO D – Determinação do Eixo Teórico .................................................................144. xvii.

(19) 18. 1 INTRODUÇÃO Este capítulo introduz aspectos referentes aos métodos de projeto, mostrando sua participação no desenvolvimento de produtos e sua contribuição na indústria, apresentando a justificativa, a motivação e os objetivos da pesquisa, bem como metodologia e estrutura propostas para o desenvolvimento do trabalho.. 1.1. Contexto. O produto ônibus cada vez mais vem sendo exigido pelo mercado em seu design, qualidade, segurança, custo-benefício, desempenho, prazo de entrega, entre outros. Cabe então ao departamento de Engenharia a tarefa de desenvolver o projeto dessa carroceria com excelência e com o menor tempo possível. Para tanto é preciso desenvolver ferramentas para acelerar o desenvolvimento desses projetos e seguir um método de trabalho que promova essa otimização, mantendo a qualidade, a competitividade e a padronização do produto. Segundo Pahl et al. (2005), o desenvolvimento de boas soluções necessita de um procedimento metódico flexível que seja aplicável e eficaz para empresa, exigindo de seus projetistas, além de seu conhecimento especializado, um trabalho sistemático, intensificando a capacidade de produção e invenção do mesmo. Devido a essas características vantajosas é cada vez mais ressaltada entre as empresas a importância da elaboração de um método de trabalho que possa ser ensinado e aprendido para o desenvolvimento de novos produtos. Na maioria das vezes, o mercado é quem dita o prazo para o lançamento de um produto, reduzindo o tempo para o desenvolvimento do projeto. Como consequência, o projeto pioneiro sofre melhorias e correções após o seu lançamento. Portanto, percebe-se a importância de planejar e definir uma sequência metódica de trabalho a fim de garantir maior assertividade e qualidade do produto, prevendo os possíveis riscos, realizando pesquisas de mercado, filtrando os principais requisitos, concebendo as soluções de maneira mais clara e pensada, diminuindo o ciclo de desenvolvimento, testando e validando os modelos antes de sua fabricação em série. Back et al. (2008), explicam que a diversidade de requisitos dos consumidores resulta em uma grande variedade de produtos e uma produção difícil de planejar e controlar. Da mesma forma, as empresas encarroçadoras de ônibus disponibilizam diferentes modelos de.

(20) 19. carrocerias para diferentes modelos de chassis, como também diversos opcionais que influenciam na configuração dos projetos. A dificuldade na entrega dessas carrocerias no prazo determinado pelo cliente muitas vezes é devido à complexidade de configuração desse pedido e a falta de padronização do produto, ou seja, o projeto está amarrado a características que impedem o adiantamento e o planejamento da fabricação. Por exemplo, o chassi é uma característica dominante da carroceria, o qual impacta em todo projeto estrutural. Para muitas empresas montadoras, como a própria indústria de ônibus, uma solução para esse tipo de problema é a elaboração de estruturas modulares, desenvolvendo um projeto padrão que absorva o maior número de variações com a racionalização de componentes ou conjuntos, atendendo a customização do cliente com a inserção de blocos intercambiáveis, onde as características variantes do pedido não interfiram na estrutura principal do produto. O modelo rodoviário de dois andares ilustrado na Figura 1, conhecido como Double Decker, atua em um mercado no qual o cliente é ainda mais exigente, sendo um veículo de luxo para longa distância, com intuito de oferecer uma gama ainda maior de opcionais e plantas baixa para atender as necessidades. O objetivo deste trabalho é reduzir o tempo de configuração dos pedidos na Engenharia, bem como facilitar a manufatura e montagem dessas carrocerias. Figura 1 – Carroceria Double Decker. Fonte: Comil Ônibus..

(21) 20. 1.2. Justificativa. Conforme Pahl et al. (2005), em muitas empresas se acumulam experiências, como também preconceitos e ideias formadas que impedem a quebra de barreiras em direção a melhor solução, soluções não convencionais que poderiam ser as melhores e mais econômicas. Novas tecnologias, materiais, processos e descobertas científicas acontecem em curto prazo. É preciso não deixar se conduzir por ideias fixas ou convencionais. Atualmente a engenharia de muitas empresas possui uma postura de trabalho interno onde as informações para a realização de um novo projeto ficam retidas ou se perdem ao longo do tempo, como também são desprovidas de um método claro que norteie o projeto, dificultando assim o processo de desenvolvimento de seus produtos. Para entender a influência da fase de projeto em uma empresa Back et al. (2008) explicam que mudanças a serem feitas custam muito pouco no início do desenvolvimento, aumentando à medida que o processo avança. A Figura 2 representa o reflexo dos custos do produto, em sua produção ou ao longo de todo seu ciclo de vida, em relação a cada etapa no processo de desenvolvimento. É notável a importância da fase de projeto, onde seu custo é da ordem de 5%, mas reflete em 70% do custo total do produto. Figura 2 – Influências sobre o custo do produto. Fonte: Back et al., 2008..

(22) 21. O aumento da competitividade no mercado faz com que as empresas busquem novos métodos e práticas para o desenvolvimento de seus produtos ainda na fase de projeto, que ofereçam soluções eficazes, aliados a um tempo de projeto reduzido, voltado a uma manufatura e montagem fácil e econômica, mas preservando o aspecto funcional e a qualidade. Para o alcance desses objetivos, além do conhecimento especializado, é necessário trabalhar de modo sistemático através de uma metodologia de projeto. Da mesma forma, a indústria de ônibus tem procurado novas concepções para a construção de suas carrocerias, uma vez que o seu produto trabalha diretamente com a customização para o cliente, encaroçando em diferentes chassis e disponibilizando uma grande gama de configurações. Portanto, o projeto deverá prever todas essas possíveis variações, atendendo em paralelo as restrições e otimizando os espaços ao máximo, a fim de aumentar sua competitividade no mercado. Uma nova tendência no desenvolvimento de produtos em série é a configuração de uma. estrutura. modular,. identificando. unidades. independentes,. normalizadas. ou. intercambiáveis para atender a uma variedade de necessidades do mercado de forma racional e econômica, reduzindo assim o número de conjuntos variantes que originam um produto.. 1.3. Motivação. O aumento da competitividade no mercado e a exigência dos consumidores por produtos sofisticados, mais baratos e em um menor prazo, têm instigado as empresas a buscar o conhecimento especializado através de profissionais de engenharia preparados para oferecer essa evolução no desenvolvimento de seus produtos. Diante deste cenário, surge a necessidade de possuir o conhecimento em técnicas e boas práticas de projeto para o desenvolvimento de produtos eficazes, explorando ao máximo através de ferramentas a capacidade de invenção e a criatividade do projetista, contribuindo a trabalhar de maneira sistematizada, com maior organização e planejamento de suas tarefas, capacitando a equipe através de um procedimento guiado por diretrizes que proporcionem construções de projetos de alta qualidade e assertividade em um prazo ainda mais curto. Em geral, os métodos para o desenvolvimento de produtos possuem flexibilidade para se adaptarem a qualquer segmento do mercado, suas diretrizes para o projeto são globais e.

(23) 22. suas tarefas podem ser aplicadas á qualquer produto em questão, podendo ser utilizadas por empresas de grande, médio e pequeno porte. Algumas técnicas de projeto são mais específicas e permitem ao pesquisador aplicar em produtos com problemas relacionados ao seu segmento, como o estudo da arte da modularidade, o qual prepara o projetista para desenvolver de maneira racional e econômica produtos que possuem alto número de configurações e modelos que atendam o mercado, ou o projeto voltado para a manufatura e montagem, o qual apresenta diretrizes e regras responsáveis pela diminuição dos custos e facilitar o processo de produção.. 1.4. Objetivos. A seguir serão apresentados os objetivos propostos para o trabalho, iniciando de forma geral, seguido da especificidade individual.. 1.4.1 Objetivo Geral. O objetivo é selecionar ferramentas e métodos para propor um procedimento de projeto no desenvolvimento de carrocerias de ônibus e aplicar como estudo de caso na reestruturação da carroceria Double Decker. O desenvolvimento dar-se-á em uma encarroçadora de ônibus, adequando as ferramentas da empresa aos métodos propostos, de modo que as equipes tenham as informações e diretrizes necessárias para o projeto, aliadas ao uso integrado do computador.. 1.4.2 Objetivos Específicos x. Aplicar conceitos de modularidade no desenvolvimento dos novos conjuntos de peças da carroceria, com o propósito de conceber um projeto padrão que reduza o tempo de configuração dos pedidos e facilite a montagem da mesma na linha de produção.. x. Aplicar conceitos de DFMA (design for manufacture and assembly) no projeto dos componentes e conjuntos da carroceria visando a melhoria do processo produtivo.. x. Desenvolver uma carroceria multichassi, na qual sua estrutura global não é influenciada pelo chassi, permitindo ser acoplada nos principais modelos da categoria..

(24) 23. x. Realizar um protótipo da nova carroceria para teste e validação do arranjo estrutural, ainda na fase preliminar de desenvolvimento do projeto.. x. 1.5. Comparar os resultados da aplicação dos métodos nos quesitos de: padronização, planejamento, tempo de desenvolvimento, assertividade do projeto, qualidade do produto, manufatura e montagem do processo produtivo do novo projeto com relação ao atual. Hipótese da Pesquisa. A aplicação de métodos para projeto no desenvolvimento de produtos podem proporcionar projetos mais eficazes para as empresas, com maior qualidade, assertividade, confiabilidade, alcançando a todos os objetivos em um prazo de desenvolvimento ainda mais curto?. 1.6. Metodologia da Pesquisa. A metodologia utilizada para a pesquisa divide o desenvolvimento do produto, objeto do estudo aqui tratado, em quatro fases de projeto conforme sugerem Pahl et al. (2005): Fase 1 – Planejamento e Esclarecimento da Tarefa Nesta etapa são esclarecidos os problemas, é realizada a pesquisa de mercado, feita a coleta de dados de campo e da concorrência, definindo os objetivos e dando origem a linha mestra, responsável por nortear o projeto até a sua conclusão. A etapa é finalizada com a elaboração da lista de requisitos e o planejamento do mesmo. Fase 2 – Concepção A etapa se inicia com a identificação dos problemas através da leitura da lista de requisitos, abstraindo-se de ideias convencionais, agindo de forma neutra em relação à solução, montando a estrutura de funções do referido projeto para a subsequente busca de soluções. Essas soluções são concebidas através de ferramentas para a geração de ideias, apresentadas através de uma lista de soluções, posteriormente avaliadas, dando continuidade ao desenvolvimento da solução que melhor atende aos critérios do projeto. Finaliza-se esta etapa com um anteprojeto para avaliação da ideia, buscando pontos fracos e melhorias antes de prosseguir com o projeto..

(25) 24. Fase 3 - Projeto Preliminar Nesta etapa acontece a configuração concreta da concepção, através da escolha dos materiais, da configuração para a manufatura, do dimensionamento e do modelamento do projeto. Definem-se primeiramente os conjuntos portadores da função principal, determinando o projeto de forma mais grosseira, não se detendo ainda a pequenos detalhes. A fase é concluída com a elaboração de um protótipo para a avaliação técnicoeconômica à procura dos pontos fracos do projeto. Fase 4 - Projeto Detalhado Na etapa final são realizadas as melhorias apontadas através dos testes com o protótipo, concluindo o projeto dos portadores da função principal. É dada sequência no desenvolvimento com a determinação dos portadores de função secundária, detalhamento e demais documentações para a produção. Após o desenvolvimento do estudo de caso, são coletados os resultados provenientes da aplicação dos métodos de duas maneiras diferentes. Uma analisa os efeitos da utilização de cada ferramenta e diretriz no ciclo de desenvolvimento do produto e enquanto a outra contabiliza os resultados sobre o produto em questão (no caso a carroceria Double Decker), comparando com os parâmetros do projeto atual.. 1.7. Estrutura do Trabalho. A estrutura da pesquisa foi elaborada de forma a apresentar todo o processo de desenvolvimento do produto dentro da Engenharia de uma empresa encarroçadora de ônibus, desde seu planejamento e concepção, até a fase de testes e detalhamento para a produção. A dissertação está dividida em cinco capítulos. O primeiro capítulo apresenta a introdução da pesquisa, formada por contexto, justificativa, motivação, objetivos e metodologia utilizada no trabalho. No segundo capítulo consta a revisão bibliográfica. O terceiro capítulo apresenta o desenvolvimento do trabalho dividido em quatro fases o projeto: planejamento e esclarecimento da tarefa, concepção, projeto preliminar e detalhado. O quarto capítulo apresenta a discussão dos resultados. O quinto capítulo encarrega-se das conclusões e considerações finais da pesquisa, bem como de sugestões para trabalhos futuros..

(26) 25. 2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Este capítulo inicia com a revisão de métodos para o desenvolvimento de produtos abordados por diferentes autores na literatura, estudando as fases, as técnicas e ferramentas utilizadas no processo de projeto. Como o trabalho é aplicado no produto ônibus, a revisão é concluída com a apresentação das diretrizes, normas, materiais, forças atuantes e processos de fabricação envolvidos no desenvolvimento deste veículo.. 2.1. Métodos para Projeto e Desenvolvimento de Produtos. Os métodos de projeto e desenvolvimento de produtos têm a função de despertar as habilidades individuais do projetista, agilizar o desenvolvimento de projetos, facilitar a busca por soluções, promover o planejamento e o controle do trabalho em equipe num processo integrado e multidisciplinar de geração de um produto, norteando o desenvolvimento de maneira possível de ser ensinada e aprendida (PAHL et al., 2005). A seguir são apresentados alguns dos principais métodos de projetos, desenvolvidos por diferentes autores. A estrutura proposta por Asimov (1968) é uma das obras pioneiras no campo de conhecimento em projeto de produtos, sendo composta por sete fases distribuídas em dois grandes grupos, conforme ilustra a Figura 3. O primeiro grupo engloba o processo de projeto, o qual inicia com um estudo da exequibilidade a partir das necessidades do produto, desenvolvendo soluções alternativas e escolhendo as melhores através de critérios como viabilidade técnica, análise econômica e financeira. No projeto preliminar busca-se a melhor solução através da modelagem, análise de sensibilidade, compatibilidade, estabilidade e otimização formal. No projeto detalhado elaboram-se as descrições de engenharia do projeto revisado, desenvolvendo o leiaute e o relatório final. O segundo grupo engloba os métodos ligados ao desenvolvimento para a produção. Já Coryell (1967, apud BACK et al., 2008), apresenta uma estrutura desdobrada em doze etapas, as quais estão na Figura 3. Como inovação ele traz símbolos de válvulas inseridos no fluxo do processo de projeto, com o significado de uma revisão e avaliação antes de prosseguir com a solução..

(27) 26. Figura 3 – À esquerda as sete fases de Asimov, à direita a estrutura proposta por Coryell.. Fonte: adaptada de Back et al., 2008.. Segundo a VDI 2221 (1987), o processo de projeto está divido em sete estágios de desenvolvimento. O primeiro estágio consiste em reunir todos os requisitos para o projeto. O segundo determina as funções e sua estrutura através das especificações. O terceiro procura por princípios de soluções e escolhe os efeitos físicos adequados para cumprir todas as funções. O quarto sugere a divisão do projeto em módulos realizáveis na forma de uma estrutura de processo modular. No quinto o mesmo é refinado e construído de forma definitiva considerando as decisões tomadas. No sexto são definidos os materiais, a estrutura de processo e o detalhamento completo do leiaute. O último estágio é responsável pelos demais documentos e instruções de operação para a execução do projeto..

(28) 27. Pahl et al. (2005), apresentam um método de projeto dividido em quatro fases, onde a primeira etapa consiste em planejar e esclarecer o problema seguindo uma linha mestra de projeto, de modo que o resultado seja a elaboração de uma lista de requisitos, a qual serve de base para a segunda etapa. A concepção do projeto busca princípios de funcionamento através da estrutura de funções, gerando variantes de solução para cada subfunção, finalizando com a elaboração do anteprojeto. Só a partir da escolha da melhor solução por critérios pré-definidos que começa a fase de projeto preliminar. Conclui-se com a etapa de detalhamento e liberação da documentação para a produção. Suas etapas estão ilustradas na Figura 4. Figura 4 – Procedimento geral para o desenvolvimento do projeto. Fonte: Pahl et al., 2005.. Back et al. (2008), possuem um modelo esquematizado composto por três macrofases decompostas em oito. São elas: planejamento do projeto, elaboração do projeto do produto e plano de manufatura e a implementação do lote piloto, envolvendo a execução do plano de.

(29) 28. manufatura na produção da empresa e o encerramento do projeto. O detalhamento de suas fases está ilustrado na Figura 5. Figura 5 – Representação do processo de desenvolvimento integrado de produtos. Fonte: adaptada de Back et al., 2008.. Segundo Ullman (2003), o processo de projeto varia de produto para produto e de indústria para indústria. No entanto, é possível construir um fluxo de atividades que devem ser realizadas nos projetos de uma maneira geral. O processo apresentado por ele inicia com a formação da equipe, definição das tarefas, pesquisa de mercado e planejamento. Na etapa seguinte são elaborados, através das necessidades dos clientes, os requisitos de engenharia, passando para a fase de projeto conceitual onde são geradas, avaliadas e escolhidas as melhores soluções para cada função ou subfunção da estrutura. A fase final parte do refinamento dos conceitos anteriormente gerados, transformando-os em um projeto de produto concreto, liberando a lista de componentes, detalhando os desenhos e leiautes para a produção. Como etapa de pós-desenvolvimento, promove-se o acompanhamento e suporte do produto aos vendedores, clientes e ao processo de manufatura e montagem. Romano (2003) apresenta uma visão de processo em concordância com o plano estratégico de negócios e de produtos da organização, explicando o que deve ser feito para desenvolver um produto industrial, atividades e tarefas apoiadas nos princípios de engenharia simultânea, definindo as áreas envolvidas em cada atividade do modelo. Baxter (2000) apresenta um método chamado funil de decisões, no qual suas etapas representam uma sequência útil e sensível no processo de desenvolvimento de novos produtos, onde os riscos de fracasso destes são progressivamente reduzidos à medida que as.

(30) 29. decisões hierarquizadas são tomadas. Através da Figura 6 é possível perceber o aumento do compromisso financeiro substancialmente quando o processo de desenvolvimento avança. Figura 6 – Funil de decisões. Fonte: Baxter, 2000.. Rozenfeld et al. (2006), descrevem em três fases o processo de projeto. Na fase informacional são coletadas as informações sobre normas, patentes, dados da concorrência e especificação dos requisitos para o produto, concluída com a avaliação econômica e financeira. A fase de projeto conceitual inicia com o esboço funcional do produto, desenvolvendo e avaliando as soluções propostas, definindo a arquitetura, ergonomia e estética do produto, finalizando com a definição do plano de processo e a atualização da viabilidade econômica e financeira do projeto. Como última fase, denominada projeto detalhado, apresenta o fechamento do mesmo com os cálculos, desenhos, especificações de.

(31) 30. tolerâncias, configuração do produto, codificação dos sistemas, subsistemas e componentes, desenvolvimento de fornecedores, planejamento do processo de fabricação, testes e homologações. Mesmo com a finalização do desenvolvimento, sua metodologia engloba a fase de pós-desenvolvimento, com suporte técnico e monitoramento do ciclo de vida do produto. O método descrito por Ashby (2012) é guiado pelo projeto, porém com foco na seleção de materiais. É representado por três estágios e utiliza como ponto de partida os requisitos funcionais do projeto. No estágio de conceito precisa-se de valores aproximados das propriedades dos materiais, porém para uma faixa de materiais mais ampla possível, permitindo certa liberdade de alternativas ao projetista. Para o estágio de corporificação exige-se um nível mais alto de precisão e detalhamento, aprofundando a pesquisa em uma única classe de material. O estágio final de projeto detalhado já se dispõe de uma gama refinada de um ou mais materiais, exigindo alta precisão de suas propriedades. Sempre que possível devem ser utilizados para os cálculos de projeto dados provenientes do fornecedor. A Figura 7 ilustra o processo.. Figura 7 - Método de projeto integrado com a seleção de materiais. Fonte: Ashby, 2012..

(32) 31. 2.1.1 Técnicas para o Planejamento e Esclarecimento do Projeto. Back et al. (2008), destacam a importância das primeiras fases de desenvolvimento do produto. Modificações a serem feitas custam pouco no inicio do projeto. À medida que o processo de desenvolvimento avança, o custo pode alcançar um valor dez vezes maior em relação à fase anterior. A Figura 8 ilustra o acréscimo de custo no projeto decorrente de mudanças realizadas no produto durante as diferentes fases do ciclo de desenvolvimento. Figura 8 – Custo de mudanças no produto em cada fase de desenvolvimento. Fonte: Back et al., 2008.. Da mesma forma, Baxter (2000) destaca a importância dos estágios iniciais do processo de desenvolvimento de novos produtos, onde os gastos ainda são relativamente pequenos. A pesquisa ocorreu apenas no papel e os trabalhos de projeto consistem de desenhos e modelos baratos. Qualquer modificação em estágios mais avançados resultam em custos elevados, sendo muito mais barato mudar no papel do que em modelos e protótipos. A Figura 9 ilustra as taxas de retorno dos investimentos nos diferentes estágios do projeto. Segundo Kamrani e Salhieh (2002), estabelecer as especificações de projeto é uma das tarefas mais importantes e difíceis de todo o processo de desenvolvimento, pois elas servem de diretrizes para todas as fases. Uma ferramenta útil para auxiliar na preparação das especificações é a matriz de necessidades métricas ilustrada na Figura 10, na qual as linhas correspondem às necessidades do cliente para cada modelo de produto e as colunas correspondem a valores idealizados conforme pesquisa de mercado..

(33) 32. Figura 9 – Taxas de retorno dos investimentos em cada fase do desenvolvimento. Fonte: Baxter, 2000.. Figura 10 – Matriz de necessidades métricas. Fonte: Adaptada de Kamrani e Salhieh, 2002.. A busca por soluções de problemas técnicos no desenvolvimento de um produto deve ser determinada pelos objetivos a serem atingidos e pelas condições restritivas, mas além do atendimento da função técnica (princípios de trabalho e configuração) a solução também deve satisfazer as condicionantes gerais ou resultantes da tarefa como segurança, ergonomia, produção, controle, montagem, transporte, emprego, manutenção, reciclagem, custos, prazos, entre outros (PAHL et al., 2005)..

(34) 33. As restrições resultantes destas características devem gerar uma lista de requisitos para o direcionamento do projeto. Portanto, este conjunto de características definido no início do planejamento é denominado linha mestra do projeto, servindo como diretriz no desenvolvimento, podendo, no entanto, ser ajustada ao longo do processo de concretização das etapas principais do projeto (PAHL et al., 2005). A Figura 11 ilustra a constituição formal de uma lista de requisitos classificados em necessários ou desejáveis. Estes podem ser atualizados até o final da fase de concepção. Figura 11 – Exemplo de uma lista de requisitos formal. Fonte: Pahl et al., 2005.. A necessidade de entregar o projeto ou seus resultados parciais em determinados prazos, alocar as tarefas aos colaboradores que estão capacitados a executá-las e controlar os custos com o desenvolvimento, exige a elaboração de um planejamento. Pahl et al. (2005), explicam que a fase de planejamento tem como objetivo simular com a maior exatidão possível os custos com o projeto e sua entrega na hora certa para marcar presença no mercado, termo conhecido como “time to market”. Segundo Pahl et al. (2005), a técnica PERT (Program Evaluation and Review Technique) descreve em três etapas o procedimento para a elaboração do planejamento:.

(35) 34. x. Análise da estrutura: por meio dela é especificado o relacionamento e as dependências entre as subtarefas de um projeto.. x. Cronograma: duração necessária em cada subetapa de trabalho com prazos flexíveis, prevendo as folgas e por quanto tempo uma determinada tarefa pode atrasar sem que isso interfira no fluxo do projeto.. x. Alocação dos recursos: distribuição da equipe nas tarefas considerando a competência e disponibilidade individual para execução da mesma. Durante o desenvolvimento podem ocorrer otimizações ou correções desse. planejamento devido ao incremento de um recurso, prorrogação do prazo, redução da extensão de uma tarefa, alteração da sequência entre elas, dentre outras. Geralmente o plano PERT é elaborado com auxílio do computador (PAHL et al., 2005). A Figura 12 apresenta um exemplo de gráfico de Gantt, ferramenta qual auxilia a elaboração da técnica PERT, representando na forma de um diagrama de barras o cronograma de desenvolvimento do projeto, permitindo inserir as atividades relacionadas, estimar a duração de cada tarefa, ordenar as etapas, alocar os recursos e calcular os custos. Figura 12 – Exemplo de gráfico de Gantt em uma estrutura de desdobramento do trabalho. Fonte: Back et al., 2008.. O método PERT convencional apresenta três estimativas de tempo que devem ser determinadas em cada tarefa do projeto: otimista, pessimista e a mais provável, ocasionando em um elevado tempo para sua elaboração..

(36) 35. Cottrell (1999) elaborou uma versão simplificada para o plano PERT, reduzindo o número de estimativas de tempo de execução de três para duas, apenas determinando o tempo mais otimista e o tempo mais pessimista, diminuindo assim o esforço na sua construção. Para a avaliação da eficácia do método proposto, foram comparados os planejamentos de diversos projetos utilizando ambos os métodos, apresentando resultados muitos semelhantes quando a distribuição das durações não é altamente distorcida. Já Back et al. (2008), apresentam em cinco fases o gerenciamento de escopo do projeto, partindo de sua iniciação que é conduzida com base em informações do planejamento estratégico da empresa e um breve histórico sobre produtos similares. Na segunda etapa elabora-se o planejamento do escopo necessário para realizar o produto, ainda de maneira simplificada. Já na terceira fase, desdobra-se o trabalho em componentes menores com o objetivo de melhorar a estimativa de tempo, custo e recursos necessários para o projeto. Uma ferramenta importante para essa etapa é a EDT (estrutura de desdobramento do trabalho), desdobrando o projeto em pacotes de trabalho mais facilmente gerenciáveis. Como quarta etapa, a verificação e aprovação do escopo pelo grupo interessado no projeto. Como etapa final e constante ao longo do mesmo, é o gerenciamento das alterações no escopo, que controla os ajustes no cronograma e atualiza os custos e recursos para o projeto.. 2.1.2 Técnicas para a Concepção. A abstração para a identificação dos problemas de forma neutra a solução é o primeiro passo para novas concepções. Após a abstração deve ser analisada a lista de requisitos que diz respeito à função exigida e as principais restrições, ordenando-as de acordo com sua relevância e convertendo os dados do quantitativo para o qualitativo. A próxima etapa é triar o caminho para as soluções, elaborando a estrutura de funções, qual desdobra a função global do projeto em subfunções de menor complexidade para a subsequente busca das soluções. A Figura 13 ilustra uma estrutura de funções no beneficiamento de placas de plástico (PAHL et al., 2005). A próxima etapa é a busca por princípios de funcionamento para cada subfunção da estrutura de funções, ou seja, uma solução considerando os efeitos físicos, características geométricas e materiais. Devem ser atendidas as exigências da lista de requisitos, interligando cada um deles na sua subfunção correspondente, concebendo possíveis soluções para o.

(37) 36. projeto, considerando que os princípios combinados deverão ser compatíveis entre si. A Figura 14 representa uma lista de soluções e suas variantes (PAHL et al., 2005). Figura 13 – Exemplo de uma estrutura de funções. Fonte: Pahl et al., 2005.. Figura 14 – Representação de uma lista de soluções. Fonte: Pahl et al., 2005.. Existem diversas ferramentas auxiliares para a busca de soluções e geração de ideias, muitas delas com ênfase intuitiva, ou seja, o projetista busca soluções para problemas difíceis através da intuição, uma ideia nova que aparece repentinamente. Uma ferramenta muito utilizada entre as empresas é o brainstorming, a qual é realizada por um grupo composto de um líder e pelo menos cinco membros regulares para dar ritmo ao processo. Os outros cinco membros são convidados, podem ser especialistas que variam de acordo com o problema a ser resolvido. A sessão começa com o líder descrevendo o problema e reunindo os dados relativos ao problema. Após é realizada uma análise.

(38) 37. determinando as causas e os efeitos do problema, seguida da geração de alternativas para a solução definida como fase criativa. Caso ainda não obtido resultados satisfatórios, surge a etapa de incubação, ou seja, a sessão é suspensa por um ou mais dias para o relaxamento, assim as ideias podem surgir mais facilmente. Finalmente, a etapa de síntese une as soluções parciais em uma solução completa do problema, passando por uma seleção e avaliação com uso de critérios definidos na etapa inicial (BAXTER, 2000). Seidel e Fixon (2013), realizaram um estudo com equipes multidisciplinares utilizando o brainstorm, verificando que o método não é útil só na concepção de novas ideias como na seleção dos conceitos. Entretanto, apresenta um desempenho inferior com o aumento do número de sessões, exceto quando novos membros se juntam a equipe, construindo novas ideias sobre ideias de outros membros da equipe. Mital et al. (2008), descrevem o método da cinética como uma sessão muito mais longa e exigente do que o brainstorm. Ao invés de buscar a geração de ideias, o grupo trabalha coletivamente em direção a uma solução particular com o uso de analogias para tornar o que é estranho mais familiar e o que é familiar em desconhecido. Para o desenvolvimento do método são necessários seis passos: definir o problema, usar uma analogia diretamente relacionada com o problema, analisá-la, forçar uma hipótese de solução, gerar ideias e desenvolvê-las. Os principais tipos de analogias são: x. Analogias diretas: são procuradas para os problemas soluções biológicas similares, associando sistemas ou estruturas encontradas na natureza ou na literatura para contribuir na construção de equipamentos de engenharia.. x. Analogias pessoais: os membros da sessão se colocam no lugar do componente ou equipamento para entender seu comportamento.. x. Analogias simbólicas: os membros da sessão utilizam palavras-chaves, comparações e metáforas para a busca da solução.. x. Analogias de fantasia: os membros da equipe imaginam uma solução ideal para o problema, mesmo que pareça impossível de ser realizada em um primeiro momento. O método 6-3-5 é uma alternativa na geração de ideias, o nome reflete o formato, é. constituído por uma equipe de seis participantes, cada participante esboça três ideias a cada cinco minutos, a cada rodada as ideias são repassadas ao companheiro adjacente. Wodehouse e Ion (2011) utilizaram a técnica 6-3-5 com o uso de informações de projeto, conhecido como ICR Grid (Inform, CreateandReflect), sendo uma variante evoluída do método, onde além dos.

(39) 38. participantes esboçarem suas ideias, eles devem realizar tarefas de busca de informações, elaborar as concepções, refleti-las, obtendo resultados positivos, onde o uso da informação proporcionou uma maior qualidade, variedade e detalhes na elaboração das concepções apresentadas. Outra ferramenta importante na busca de soluções é o MESCRAI. Sigla esta que significa: Modifique, Elimine, Substitua, Combine, Rearranje, Adapte, Inverta, formando uma lista de verificações para estimular possíveis modificações no produto (BAXTER, 2000). Existem métodos com ênfase discursiva, possibilitando soluções por meio de um procedimento consciente realizado por etapas, mas não eliminando a intuição. Uma dessas ferramentas são as matrizes ordenadoras, as quais facilitam a identificação e a combinação de importantes características da solução. Esta matriz é constituída por linhas e colunas associadas a parâmetros usados como critérios classificadores. A Tabela 1 mostra uma matriz classificatória estendida através de um desdobramento de suas características ou parâmetros, as células selecionadas com um “X” são compatíveis entre si ou são influenciadas umas pelas outras (PAHL et al., 2005). Tabela 1 – Exemplo de uma matriz ordenadora. a1 a11 a111. b11. b111. a112 X. b112. X. b113. X. a12 a113 X. a114. a122. X. X. X. b115. b1. b116. X. b121 b12. X. b122. X. b123. X. b124 b2. a123 X. X. b114. a121. b21. X. b212. X. Fonte: adaptada de Pahl et al., 2005.. X X. X. b211 b213. X. X X. X. X.

(40) 39. A próxima etapa é avaliar e escolher as melhores soluções para cada uma das subfunções. Para a escolha das variantes de solução pode ser utilizada uma lista de seleção por critérios de avaliação. A Figura 15 mostra um exemplo dessa lista onde a coluna “LV” são as combinações das soluções A, B ou C com os problemas 1, 2, 3 e 4. Ao lado aparecem os critérios de avaliação. Para cada uma das soluções é fornecida uma justificativa ou observação, onde os sinais + e – simbolizam o atendimento ou não do critério de avaliação. No final prossegue-se com o desenvolvimento apenas para as soluções escolhidas (PAHL et al., 2005). Figura 15 – Exemplo de uma lista de seleção das variantes de solução. Fonte: adaptada de Pahl et al., 2005.. Back et al. (2008), utilizam o método de Pugh para a triagem das melhores concepções, o qual parte de uma matriz constituída por uma coluna com os critérios de avaliação adotados pela equipe de projeto, e as demais representam as soluções concebidas. Cada uma das soluções é avaliada por cada um dos critérios através de seu preenchimento.

(41) 40. com os sinais (+) e (–) ou (0), somando os conceitos de cada concepção pode-se separar as melhores. A Figura 16 apresenta um exemplo do método de Pugh. Figura 16 – Método de Pugh. Fonte: Back et al., 2008.. 2.1.3 Projeto Preliminar e Detalhado. Tendo as dúvidas esclarecidas e as soluções para os problemas concebidas a partir de informações da estrutura de funcionamento, a próxima etapa é a configuração concreta dessa concepção, envolvendo agora a escolha dos materiais, dos processos de manufatura, dimensionamento e a avaliação técnico-econômica. Nessa fase é exigido ao máximo a criatividade e a organização do projetista, por isso o desenvolvimento de ferramentas para facilitar e acelerar o projeto serão de extrema importância, como rápido acesso a bibliotecas de materiais, catálogos de componentes ou fornecedores, manuais técnicos, tolerâncias dimensionais, normas, entre outras (PAHL et al., 2005). Segundo Pahl et al. (2005), o primeiro passo é a identificação e classificação dos requisitos, selecionando primeiramente àqueles que influenciam nos conjuntos portadores da configuração principal do projeto, passando-os do qualitativo para o quantitativo, do abstrato.