UNIVERSIDADETECNOLÓGICAFEDERALDOPARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE MECÂNICA
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
CAIOFERNANDOSCHWALZDONASCIMENTO
DESENVOLVIMENTO
DO
INTERIOR
DA
CABINE
DO
FUTURO
TRABALHODECONCLUSÃODECURSO
(TCC 2)
CURITIBA 2018
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CAIOFERNANDOSCHWALZDONASCIMENTO
DESENVOLVIMENTO
DO
INTERIOR
DA
CABINE
DO
FUTURO
Monografia do Projeto de Pesquisa apresentado à disciplina de Trabalho de Conclusão de Curso II, do Curso de Engenharia Mecânica da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, como requisito parcial para aprovação na disciplina.
Orientador: Prof. PhD, Andreas Dagman Co-orientador: Profa. Dr. Carla Cristina Amodio Estorilio
CURITIBA 2018
TERMO DE APROVAÇÃO
Por meio deste termo, aprovamos a monografia do Projeto de Pesquisa “Desenvolvimento do interior da cabine do futuro”, realizada pelo aluno Caio Fernando Schwalz do Nascimento, como requisito parcial para aprovação na disciplina de Trabalho de Conclusão de Curso 2, do curso de Engenharia Mecânica da Universidade Tecnológica Federal do Paraná.
PROF. ANDREAS DAGMAN
CHALMERS UNIVERSITY OF TCHNOLOGY ORIENTADOR
PROF. CARLA CRISTINA AMODIO ESTORILIO UTFPR-DAMEC
COORIENTADOR
PROF. EUCLIDES ALEXANDRE BERNARDELLI UTFPR-DAMEC
AVALIADOR
PROF. RODRIGO LUPINACCI VILLANOVA UTFPR-DAMEC
AVALIADOR
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Agradecimentos
Gostaríamos de agradecer primeiramente ao nosso orientador Sr. Andreas Dagman do Departamento Desenvolvimento de Produto na Universidade Tecnológica Chalmers. Ele consistentemente permitiu que esse trabalho fosse nossa obra, sempre nos conduzindo na direção certa sempre que julgasse necessário.
Agradecemos da mesma forma nossas supervisoras Sras. Ellen Hultman e Lina Andersson da Volvo Group Truck Technology pela colaboração e interessantes discussões que nos direcionaram a grandes inspirações na nossa tese. Da mesma forma, estendemos nossos agradecimentos a todos do Departamento de Driver Environment and Human Factor pelo ambiente amigável e receptivo.
Além disso, agradecemos Sr. Karlsson Mats da área de Product Planning da Volvo por nos elucidar com seu conhecimento, apresentando características a respeito dos consumidores da Volvo. Agradecemos os Srs. Tomas Sandblom, Szalo Gabor, Michael Dahl e Martin Agaeus por amparar-nos sempre que necessário.
Por fim, somos agradecidos a todos na Chalmers e Volvo pelo suporte e orientação em todas as situações.
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RESUMO
NASCIMENTO, Caio Fernando Schwalz. Desenvolvimento do interior da cabine do
futuro. 94f. Trabalho de conclusão de curso, Bacharelado em Engenharia Mecânica,
Departamento Acadêmico de Mecânica, Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Curitiba, 2018.
Esse projeto de tese de mestrado foi realizado na Volvo Trucks Technology – Pesquisa e Engenharia Avançada na divisão de Ambinete do Motorista e Fator Humano. Foi conduzido no Departamento de Produto e Desenvolvimento de Produto da Universidade Tecnológica Chalmers. O objetivo dessa tese de mestrado foi gerar um novo conceito para a area de vivência de um modelo de caminhão Volvo FH do futuro. Partindo do ponto de vista do consumidor, o desenvolvimento do produto deve contemplar as necessidades apresentadas pela nova geração de motoristas de caminhões, levando em conta critérios como ergonomia e design. Como entregas, esse projeto apresenta um leiaute e funções que farão o modelo de caminhão FH o mais atraente para os motoristas Europeus que trabalham em entregas de longa distância. Esse projeto apresenta também um benchmarking do mercado de caminhões pesado, bem como perfis dos motoristas do futuro e suas respectivas necessidades. O produto final é um conceito com duas camas que permite motoristas viajar vários dias fora de casa, usualmente acompanhados por outros motoristas na mesma cabine. Esses consumidores comumente preferem grandes espaços para armazenamento e gostariam de possuir uma área de socialização dentro da cabine.
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ABSTRACT
NASCIMENTO, Caio. Design the cab of the future. 94f. Undergraduate Thesis, Mechanical Engineering, Academic Mechanical Engeneering Department, Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Curitiba, 2018.
This master thesis project was performed at Volvo Group Trucks Technology – Advanced Technology and Research at Driver Environment & Human Factors division. It was conducted at the Department of Product and Production Development at Chalmers University of Technology. The aim of this master thesis was to generate a new concept for the living area of a future Volvo FH-series truck. From the customer point of view, the product developed must fulfill the needs presented by the new generation of drivers considering about ergonomic and design criteria’s. As deliveries, this project presents a conceptual layout and features that will make the FH-series most appealing and attractive for European drivers within the long-haulage industry. This project also presents a benchmarking of the Heavy-duty trucks market, profiles of possible future drivers and their needs. The final product is a double bunk concept which enables drivers to travel for many days away from home and usually accompanied by co-drivers. These customers commonly want to have huge spaces for storage and would like to have a social area inside the cab.
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Volvo FH-2016, exterior da cabine. ...14
Figura 2. Volvo FH-2016, CAB-SLP dimensões. ...14
Figura 3. Volvo FH-2016, CAB-HSLP dimensões. ...14
Figura 4. Volvo FH-2016, CAB-XHSL. ...15
Figura 5. Fontes de vantagem competitiva. ...18
Figura 6. Fontes de vantagem competitiva. ...19
Figura 7. Guia VDI 2221 - Modelo prescritivo de design. ...20
Figura 8. Volvo FH, soluções do interior da cabine . ...21
Figura 9. Tamanho relativo dos diferentes percentis humanos. ...22
Figura 10. Plano bi-ocular dos olhos. ...23
Figura 11. Plano horizontal dos olhos. ...23
Figura 12. Processo de desenvolvimento de produto. ...26
Figura 13. Atividades de “Front end”. ...27
Figura 14. Método de Ulrich & Eppinger modificado. ...28
Figura 15. Cenário geral de processo em cinco fases. ...30
Figura 16. Exemplo de lista final de requisitos. ...31
Figura 17. Os três primeiros passos para a geração de conceitos. ...31
Figura 18. Exemplo de Árvore de função-meio. ...32
Figura 19. Modelo V. ...32
Figura 20. Maquete de Madeira. ...33
Figura 21. Área de oportunidade identificada. ...34
Figura 22. Exemplo de matriz morfológica. ...35
Figura 23. Matriz Pugh para seringa. ...36
Figura 24. Mercedes Sprinter Roadtrek CS. ...38
Figura 25. Mercedes Sprinter Roadtrek Adventurous CS. ……….39
Figura 26. Cozinha montável “Kenchikukagu”. ...39
8
Figura 28. Fatores chave identificados. ...43
Figura 29. Definição SAE para direção autônoma. ...45
Figura 30. Características dos motoristas jovens adulto. ...48
Figura 31. Características das motoristas mulheres adultas. ...48
Figura 32. Motoristas que dividem a cabine. ...49
Figura 33. Características dos motoristas que não dividem a cabine. ...50
Figura 34. Necessidades dos motoristas do futuro. ...50
Figura 35. Conceito 1 – Uma cama na área superior. ...53
Figura 36. Conceito 2 – Cama dupla. ...53
Figura 37. Conceito 3 – Cama única e armário embutido. ...54
Figura 38. Conceito 4 – Cama única montável. ...54
Figura 39. Conceito 5 – Cama dupla com a inferior maior. ...55
Figura 40. Ranqueamento dos conceitos. ...57
Figura 41. Conceitos mesclados. ...58
Figura 42. Conceito de cama dupla. ...59
Figura 43. Conceito cama dupla com banco do passageiro escondido. ...60
Figura 44. Painéis de interior editados. ...60
Figura 45. Bancos giratórios. ...61
Figura 46. Camas rebatidas. ...62
Figura 47. Cama com escada rebatível. ...62
Figura 48. Área de socialização. ...63
Figura 49. Geladeira e maquina de café. ...64
Figura 50. Bagageiros laterais de acesso externo. ...64
Figura 51. Gaveta aberta. ...65
Figura 52. Rede de proteção na cama superior. ...65
Figura 53. Mesa central para atividades diversas. ...66
Figura 54. Posição do micro-ondas. ...67
Figura 55. Análise RULA. ...68
9
Figura 57. Gráfico de pontuação para acesso à geladeira. ...70
Figura 58. Percentil 99% acessando o bagageiro. ...70
Figura 59. Gráfico de pontuação para acesso ao bagageiro inferior. ...71
Figura 60. Percentil 99% acessando a gaveta. ...72
Figura 61. Gráfico de pontuação para acesso da gaveta. ...72
Figura 62. Percentil 99% acessando o sofá e a mesa. ...73
Figura 63. Gráfico de pontuação para sofá e acesso a mesa. ...73
Figura 64. Percentil 99% acessando o bagageiro frontal. ...74
Figura 65. Gráfico de pontuação para acesso ao bagageiro frontal. 75
Figura 66. Percentil 99% acessando a cama superior. ...75
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1. Categoria de veículos na Europa. ...24
Tabela 2. Categoria N de veículos. ...24
Tabela 3. Fases do desenvolvimento de conceitos. ...27
Tabela 4. Requisitos ergonômicos Volvo. ...40
Tabela 5. Requisitos gerais Volvo. ...41
Tabela 6. Necessidades dos clientes e suas implicações. ...49
Tabela 7. Razões para exclusão de soluções. ...56
Tabela 8. Matriz Pugh de avaliação – pontuação vista pelos desenvolvedores. ...57
Tabela 9 Pontuação postural do manequim para acesso à geladeira. ...70
Tabela 10 Pontuação postural do manequim acessando o bagageiro inferior. ...71
Tabela 11 Pontuação postural do manequim acessando a gaveta. ...72
Tabela 12 Pontuação postural do manequim no sofá acessando a mesa. ...73
Tabela 13 Pontuação postural do manequim acessando o bagageiro frontal. ...74
11 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ... 13 1.1 Contexto ... 13 1.2 Propósito ... 15 1.3 Questão da pesquisa ... 15 1.4 Escopo ... 16 1.5 Cronograma ... 16 2. REVISÃO LITERÁRIA ... 17
2.1 Métodos de Desenvolvimento de Produto ... 17
2.1.1 O que é um método de desenvolvimento de produto? ... 17
2.1.2 Os diferentes métodos de desenvolvimento de produto ... 18
2.2 Desenvolvimentos no Interior da Cabine ... 20
2.2.1 Área de Vivência de um Caminhão ... 21
2.2.2 Aspectos Ergonômicos em Novos Designs de Cabines ... 22
2.3 Indústria de Caminhões de Longa Distância ... 23
3. METODOLOGIA ... 25
3.1 Desenvolvimento de Produto – Método Ulrich & Eppinger ... 25
3.1.1 Planejamento do Projeto ... 28 3.1.1.1 Definições do Projeto ... 28 3.1.1.2 Revisão Literária ... 28 3.1.1.3 Avaliação Tecnológica ... 29 3.1.1.4 Requisitos do Produto ... 29 3.1.2 Desenvolvimento de Conceito ... 29
3.1.2.1 Definição do consumidor e suas necessidades ... 29
3.1.2.2 Estabelecimento de Requisitos ... 30
3.1.2.3 Geração de Conceitos de Produto ... 31
3.1.2.4 Avaliação de Conceito e Seleção ... 35
3.1.3 Design de subsistemas ... 36 3.1.3.1 Arquitetura de Produto ... 37 3.1.3.2 Aperfeiçoamento de Design ... 37 3.1.3.3 Teste de Conceito ... 37 4. RESULTADOS ... 38 4.1 Planejamento do Projeto ... 38 4.1.1 Avaliação de Tecnologias ... 38 4.1.2 Requisitos de Projeto ... 40 4.2 Desenvolvimento do Conceito ... 42
12
4.2.1 Definição dos Consumidores e Suas Necessidades: ... 42
4.2.1.1 Análise do Futuro e Cenários ... 43
4.2.1.2 Entrevistas ... 46
4.2.1.3 Perfil dos Consumidores ... 47
4.2.1.4 Necessidades dos Clientes ... 50
4.2.2 Estabelecimento de especificações alvo ... 51
4.2.3 Geração de conceitos do produto ... 51
4.2.3.1 Árvore de Função ... 51
4.2.3.2 Benchmarking ... 52
4.2.3.3 Conceitos de Leiaute ... 52
4.2.3.4 Geração de Funcionalidades ... 55
4.2.3.4.1 Matriz Morfológica ... 55
4.2.4 Avaliação e escolha do conceito ... 56
4.3 Design em Nível de Sistema... 58
4.3.1 Arquitetura do Produto ... 58
4.3.2 Refinamento do design industrial. ... 59
4.3.2.1 Conforto ... 61 4.3.2.2 Divertimento e socialização ... 63 4.3.2.3 Guardar e Organizar ... 64 4.3.2.4 Comer e beber ... 66 4.3.2.5 Espaço ... 67 4.3.2.6 Higiene ... 67 4.3.3 Testes Ergonômicos ... 67
4.3.3.1 Acesso ao refrigerador pelo banco do motorista ... 69
4.3.3.2 Acesso ao bagageiro inferior. ... 70
4.3.3.3 Acesso a gavetas ... 71
4.3.3.4 Acesso ao sofá e mesa ... 73
4.3.3.5 Acesso ao bagageiro superior frontal ... 74
4.3.3.6 Acesso à cama superior ... 75
5. DISCUSSÃO ... 77
6. CONCLUSÃO ... 78
7. RECOMENDAÇÕES ... 79
8. REFERÊNCIAS ... 80
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1. INTRODUÇÃO
Esse capítulo descreve sobre o conhecimento necessário para o bom entendimento do projeto, pontuando o problema e o objetivo da pesquisa. Inclui o questionamento científico coberto ao longo do trabalho e a delimitação do projeto através do escopo.
1.1 Contexto
Essa tese foi conduzida no departamento de Advanced Technology and Research (AT&R), Driver Environment & Human Factors, uma divisão do Grupo Volvo Caminhões.
O Grupo Volvo é um dos líderes mundiais na fabricação de soluções em vários segmentos de transporte, como ônibus, caminhões, motores industriais, equipamentos de construção. Destacam-se no mercado pelo pioneirismo na aplicação de novas tecnologias em suas soluções.
Volvo foi uma subsidiária da AB SKF, a fabricante de rolamentos sueca, em 1915. Gustaf Larson e Assar Gabrielsson, os fundadores da Volvo, decidiram construir um carro para testar a qualidade dos rolamentos produzidos pela SKF. A Volvo nasceu oficialmente no dia 14 de abril de 1927 (Volvogroup.com, 2016).
A história da marca Volvo Caminhões (Trucks) começou em janeiro de 1928 com o lançamento do primeiro caminhão, chamado Series 1 que foi rapidamente vendido. A década de 30 foi uma época de expansão de mercado, focando no aumento da qualidade dos produtos. Dessa forma a Volvo se tornou dominante no mercado Nórdico de caminhões. (Volvotrucks.com, 2016).
Hoje em dia a Volvo é a segunda maior fabricante de caminhões extrapesados, entregando mais do que soluções de transporte (caminhões), criando o mais seguro, robusto e luxuoso caminhão do mercado, olhando sempre para as necessidades dos consumidores. As marcas que pertencem ao Grupo Volvo são Volvo, Mack, Renault, Eicher e UD Trucks. Estão estrategicamente posicionadas baseadas nos requisitos regionais dos mercados e reconhecimento de marca com plantas em cinco continentes, vendendo produtos em mais de 140 países (Volvotrucks.com, 2016).
O principal produto da Volvo caminhões é a série FH. O modelo Volvo FH foi lançado nos anos 90 e é o caminhão extrapesado orientado para aplicações de longa distância. Desde o começo esse modelo foi premiado muitas vezes como “Caminhão do ano” em 1994, 2000 e 2014. O caminhão FH mostrou sua importância no portfólio Volvo vendendo mais de 400.000 unidades desde 1993 (Volvotrucks.com, 2016). A Figura 1 apresenta o exterior do modelo atual do FH.
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Figura 1: Volvo FH-2016, exterior da cabine (Volvotrucks.com, 2016).
A Volvo oferece um grande número de variações da cabine, com diferentes características para os motoristas, proporcionando o veículo específico para a aplicação do cliente (Volvotrucks.com, 2016). As Figuras 2, 3 e 4 apresentam o tamanho atual da cabine do Volvo FH:
- “Sleeper Cab” (CAB-SLP): Altura interna de 1710 mm, cama única:
Figura 2: Volvo FH-2016, CAB-SLP dimensões (Volvo Group Trucks Technology, 2016)
- “Globetrotter Cab” (CAB-HSLP): Altura interna de 2030 mm, beliche:
Figura 3 – Volvo FH-2016, CAB-HSLP dimensões (Volvo Group Trucks Technology, 2016) Y
X Z
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- “Globetrotter XL Cab” (CAB-XHSL): Altura interna de 2220 mm, beliche:
Figura 4: Volvo FH-2016, CAB-XHSL dimensões (Volvo Group Trucks Technology, 2016)
Em termos de potência de motor, Volvo oferece sete opções de motores que podem ser combinados com todos os tamanhos de cabine: 420, 460, 500, 540, 550, 650 ou 750 cavalos, com transmissão manual ou automática (Volvotrucks.com, 2016).
O diferente tamanho das cabines influência no nível de opcionais oferecidos. Um espaço maior implica na disponibilidade para mais ferramentas serem alocadas bem como um espaço maior na área de vivência
1.2 Propósito
O propósito dessa tese é propor um design conceitual para a área de vivência de um caminhão modelo FH do futuro. Baseado no ponto de vista do consumidor, esse trabalho explora como o interior da cabine no futuro pode ser desenvolvida para ser a mais atrativa opção entre os veículos aplicados em entregas de longa distância. Usando como base dados de necessidades e dimensões da cabine, nosso trabalho envolve a investigação e a utilização das informações em um produto conceitual. Através de novas soluções ou redesign, a área de vivência do caminhão deve ser melhorada de acordo com as necessidades dos motoristas.
1.3 Questão da pesquisa
O projeto será útil no entendimento da atual situação, nas mudanças da legislação, entendimento do perfil dos motoristas e desenvolvimentos futuros que influenciarão a usabilidade de veículos de longa distância.
Baseado no processo atual de desenvolvimento de produto, esse projeto apresenta um novo pacote de soluções para a família de veículos Volvo FH.
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Questão 1: Como a área de vivência do veículo FH do futuro pode ser desenvolvida para ser a mais atraente para os motoristas do futuro?
A primeira questão explica sobre como a companhia pode criar maior valor para os motoristas através de um redesing ou oferecendo novos produtos na área de vivência do caminhão. A resposta dessa questão são os conceitos desenvolvidos, considerando as necessidades dos motoristas.
Sub-questão 1: Quem serão os motoristas do futuro e como o mercado de transporte de longa distância será?
A resposta dessa questão são as características dos clientes, seus perfis e o ambiente em que estarão. É importante entender para quem o produto será desenvolvido e qual são os requisitos que devem ser adotados.
Sub-questão 2: Quais as necessidades dos clientes devem ser contempladas na área de vivência para tornar o caminhão FH atrativo?
A resposta dessa questão explica as soluções em termos de funções e soluções. Isso é alcançado através da priorização e do atendimento das necessidades dos consumidores.
1.4 Escopo
As soluções serão implementadas no interior da cabine de um caminhão Volvo FH do futuro. O mercado selecionado é o Europeu, para aplicações de longas distâncias. O conceito desenvolvido deve respeitar requisitos ergonômicos, interface com usuário e dimensões pré-definidas.
Esse projeto não leva em consideração a família de design do produto e provêm recomendações de solução técnica para as ideias geradas.
A lista de requisitos e limitações disponibilizada pela Volvo e definida para o projeto está disponível na Seção “3.1.1.4 Requisitos do produto”.
1.5 Cronograma
Como forma de organização do fluxo de trabalho e das entregas de projeto um gráfico Gantt foi criado durante a fase de planejamento do projeto. Esse gráfico apresenta uma agenda de planejamento de trabalho, assumindo um período de 20 semanas de trabalho (40 h semanais). Após revisões e loops do desenvolvimento, o cronograma foi atualizado. Em um primeiro momento conhecimento a respeito do produto foi coletado. Entrevistas com especialistas, benchmarking e análise de patente auxiliaram na geração de conceitos e avaliação dos mesmos. O final do projeto foi dedicado ao design dos sistemas e compilação dos dados. O gráfico Gantt está disponível no Apêndice A.
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2. REVISÃO LITERÁRIA
Esse capítulo apresenta a literatura auxiliar para contextualizar o projeto. Os tópicos mencionados são os métodos de desenvolvimento de produto e a importância de se adotar um processo segmentado, os desenvolvimentos mais recentes do mercado para o interior das cabines, os aspectos ergonômicos considerados no desenvolvimento de cabines e uma explicação sobre a indústria de entrega de longas distâncias.
2.1 Métodos de Desenvolvimento de Produto
Essa revisão descreve o que é um método de desenvolvimento de produto, quais modelos estão disponíveis e qual a importância em ter um processo passo-a-passo quando se desenvolve um novo produto.
2.1.1 O que é um método de desenvolvimento de produto?
Desenvolvimento de produto é uma série de atividades onde o resultado da empresa é a entrega de algo valoroso para seu consumidor. Começa com a percepção de nicho de mercado ou oportunidade indo até a produção e venda (Ulrich & Eppinger, 2012).
Processos de desenvolvimento de produto são considerados essenciais para aumento a lucro e reduzir o tempo de desenvolvimento de novos produtos através da obtenção de vantagens competitivas (Stalk, 1988). Vantagens competitivas podem ser definidas como a habilidade de ganhar uma parcela maior do mercado do que seus competidores em um mesmo segmento. Isso é alcançado através da avaliação dos recursos internos, identificando novas oportunidades no mercado e cumprindo as necessidades dos clientes. Um processo de desenvolvimento de produto robusto permite uma empresa estar à frente na diferenciação dos produtos e a entrega de bens de alto nível de qualidade e tecnologia (Grant, 2010).
A Figura 5 explica a fonte de vantagens competitivas (liderança de custo e diferenciação), i.e., maneiras de alcançar e os requisitos da companhia. Da figura abaixo é possível notar que desenvolvimento de produto é uma estratégia chave para vantagem em diferenciação de produto.
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Figura 5: Fontes de vantagem competitiva (Grant, 2010) – Adaptado.
A necessidade em ter um método sistemático é criar novos produtos e definir procedimentos de design que podem terminar em uma solução mais valiosa para os consumidores. Procedimentos de desenvolvimento de produto devem direcionar a solução de um problema. Deve ser intercambiável entre cada tipo de design, facilitar a procura pela melhor solução, prover guia para tomadores de decisões (stakeholders) e por fim ser fácil de planejar (Pahl & Beitz, 1996).
O método sistemático deve, dessa forma, fomentar as habilidades de desenvolvimento aumentando a criatividade. Entretanto como descrito por Pahl and Beitz (1996):“Os procedimentos sistemáticos ajudam a tornar o design compreensível e também permitem que o problema fique claro. No entanto, o que é aprendido e reconhecido sobre metodologia de projeto é que não deve ser tomado como tantos dogmas "(p.11). Todos esses conjuntos de procedimentos descritos pelos métodos facilitam a estruturação do problema e o traduzem em tarefas.
2.1.2 Os diferentes métodos de desenvolvimento de produto
Existem muitos métodos no campo de desenvolvimento de produtos. Normalmente, empresas e designers usam uma combinação de métodos para se adequarem a um processo para um desenvolvimento específico. Eles são dependentes de vários fatores como: recursos (tangíveis e intangíveis), capacidades dos usuários, orientação da indústria, etc.
Nigel Cross (2008) descreve dois métodos principais de abordagem para desenhar mapas ou modelos de um processo de design:
- Modelos descritivos: geralmente identificam o significado para gerar soluções nas primeiras etapas do processo de desenvolvimento. Isto implica uma forma de pensar centrada na solução, para após pensar-se o design. A solução principal é submetida a análises, avaliações e ciclos de desenvolvimento. Se o conceito não for viável, ele é eliminado e um novo conceito é desenvolvido, iniciando o ciclo novamente. Com características heurísticas, esses modelos usam experiências, diretrizes e regras anteriores para direcionar os designers na direção certa, sem qualquer garantia de sucesso (Nigel Cross, 2008). A Figura 6 é um exemplo de método de design descritivo para desenvolvimento de produto descrito por French (1985).
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Figura 6: Fontes de vantagem competitiva (Nigel Cross, 2008) – Adaptado.
O modelo French (1985) assume que a fase de avaliação não fornece necessariamente uma solução ou produto final. Às vezes, um design novo e melhorado deve ser escolhido, e um ciclo iterativo é adotado, do estágio de Análise para a Definição do Problema (French & French, 1985).
- Modelos prescritos: são modelos mais atuais que se preocupam com a tentativa de persuadir e encorajar os designers a usar abordagens aprimoradas ao desenvolver novos produtos. Olhando como um procedimento algorítmico, as etapas sistemáticas a serem seguidas são descritas detalhadamente. A ideia é garantir que a resolução de problemas seja totalmente compreendida, evite a negligência de elementos importantes. Esses modelos são úteis para transcrever todo o processo em entradas, saídas e tarefas para cada fase descrita (Nigel Cross, 2008).
O Verein Deutscher Ingenieure (VDI) ou a Sociedade Profissional de Engenheiros fornece um guia nessa área, sugerindo uma abordagem sistemática. O processo de design, como parte da criação, é subdividido em estágios de trabalho genérico, fazendo cada etapa transparente, racional e independente do ramo da indústria, pode ser ilustrado o tipo prescritivo de método (Pahl & Beitz, 1996).
O Guia VDI 2221 (1993) enfatiza que, em cada estágio, as soluções devem ser analisadas e avaliadas, mostrando claramente uma orientação para tarefas (Niger Cross, 2008). A Figura 7 apresenta o exemplo do método prescritivo VDI.
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Figura 7: Guia VDI 2221 - Modelo prescritivo de design (Niger Cross, 2008) - Adaptado.
Este tipo de procedimento foi criticado no passado, uma vez que se atenta ao problema, e não na solução.
Podemos elencar outros métodos consagrados de projeto baseados na abordagem prescritiva, destacando o método descrito por Pahl e Beitz (1996), Stuart Pugh (1991) e Ulrich e Eppinger (2000).
Adiante, no Capítulo 3, o método usado como base para esse projeto é explicado detalhadamente.
2.2 Desenvolvimentos no Interior da Cabine
A área de vivência em um caminhão e quais são as considerações que um fabricante tem que assumir para possuir no caminhão um interior de cabine otimizado é descritos nesse tópico.
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2.2.1 Área de Vivência de um Caminhão
Com novas tecnologias sendo aplicado na indústria automobilística, o ciclo de vida dos produtos está se tornando mais curto (Referenceforbusiness.com, 2016). Sendo um trabalho árduo para os fabricantes, cumprir os requisitos do cliente está se tornando cada vez mais importante. Como um conjunto diário de ferramentas usadas pelos motoristas, a área de vivência deve ser considerada como uma área chave para o desenvolvimento de modelos de caminhões de sucesso.
A área de vivência de um caminhão pode ser descrita como a área onde o motorista pode realizar atividades comuns, como dormir, comer, descansar, além de todo tipo de ações quando não está dirigindo. É a interface que fornece cama, bagageiros, geladeira e mais instalações dentro do veículo.
Em muitos casos, os motoristas ficam fora de suas casas por semanas ou meses. Consequentemente, o transporte para longas distâncias utilizando caminhão torna-se um estilo de vida (Anon, 2016). Na Figura 8 é possível identificar as principais áreas da área de vivência de um caminhão.
Figura 8: Volvo FH, soluções do interior da cabine.
Todos os fabricantes de caminhões concordam que os leiautes internos de cabines poderiam ser melhorados em termos de ergonomia, para conseguir um maior nível de conforto para os caminheiros (Rns.trb.org, 2016). Tentando diminuir os esforços dos motoristas, os designers procuram novas soluções para acessar os bagageiros/guarda-volumes, entrar no interior da cabine, mais espaço para se andar de pé dentro do caminhão, aumentar a área de assistência a ações cotidianas e outros requisitos ergonômicos, uma vez que a maioria dos ferimentos relatados nessa profissão resulta de queda ou mau uso dentro da cabine. (Archive.commercialmotor.com, 2016). Cama Cama Bagageiro Bancos Geladeira Bagageiro s Lâmpadas
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Além disso, os fabricantes de caminhões estão ansiosos para novas regulamentações que permitam aumentar o tamanho da cabine, adicionando um comprimento extra, significando mais espaço disponível para novos recursos ou soluções, adicionando valor extra para a cabine (Kendall, 2016). Essa perspectiva de novas regulamentações está levando a uma característica importante nos novos desenvolvimentos, os pisos planos (sem o túnel do motor), que serão uma solução viável para o interior da cabine, sendo um diferencial para os fabricantes de caminhões (Kendall, 2016).
Outro ponto importante para os designers de cabine é que a tecnologia de fabricação abrirá possibilidades para criar mais espaço no interior. Ao substituir botões, relógios e controles comuns por telas sensíveis ao toque, o tamanho do painel pode ser reduzido, por exemplo. Com tecnologias tradicionais de injeção plástica, os custos de investimento em ferramentas são enormes, de modo que a orientação atual é ter um número menor de peças e menor diversidade entre produtos. Os fabricantes, nos últimos 20 anos, adotaram plataformas comuns para evitar essa diversidade, mas a tendência atual é que empresas de sucesso possuam plataformas muito flexíveis que podem ser orientadas para todas as aplicações de caminhões (Thinking inside the box, 2014).
2.2.2 Aspectos Ergonômicos em Novos Designs de Cabines
Algumas considerações ao projetar cabines são: fabricantes começaram a transição de uma abordagem percentil tradicional para um modelo de acomodação multivariada (MAM) (McGowan, 2012). As funcionalidades e pontos de serviço dentro da cabine têm que acomodar confortavelmente todos os tipos de fisiologias (Dantas, 2015). Os tipos fisiológicos variam de 5 pés, 2 polegadas, para mulheres de 110 libras, para 6 pés, 5 polegadas e 300 libras em homens (Park, 2014). Uma cabine ergonômica é crucial na prevenção da fadiga do motorista (Rns.trb.org, 2016). Isso inclui acesso seguro e entrada no veículo. A Figura 9 mostra um tamanho relativo de diferentes percentis humano.
Figura 9: Tamanho relativo dos diferentes percentis humanos (Allsteel & Allsteel, 2016) – Adaptado.
O interior do veículo deve ser ajustável aos motoristas de diferentes formas e alturas. Algumas das características incluem:
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- Espaço para pernas, cabeça e movimentação em pé; - Posicionamento no banco para eliminar ponto cego. - Alcançar o volante sem esticar os braços.
Em muitas situações, os condutores executam suas atividades dentro de um espaço 3D especificado, de local fixo, que é referido como envelope de espaço de trabalho. É determinado pelo alcance do braço do condutor, sendo que a maioria das funções que ele manipula deve estar dentro deste envelope de alcance.
A visão do olho do motorista é um critério ergonômico importante. De acordo com a SAE J985 (Figura 10 e a Figura 11), os olhos humanos geralmente podem girar 30 graus antes de a cabeça girar.
Figura 10: Plano bi ocular dos olhos (Sougata Karmarkar, 2016)
Figura 11: Plano horizontal dos olhos (Sougata Karmarkar, 2016).
A visão bi ocular de um motorista pode se estender até 120 graus. No plano horizontal, o movimento do olho é confortável dentro de 15 graus acima ou abaixo do plano horizontal. Existe visualização em 45 graus para cima e 65 graus para baixo, se necessário. Durante o design, deve-se ter cuidado para fornecer uma visão máxima em toda a parte através da visão direta ou por meio de espelhos retrovisores e câmeras (Sivaraman, 2016).
2.3 Indústria de Caminhões de Longa Distância
A indústria de caminhões de longa distância é definida por caminhões que realizam entregas que estão a mais de 160 km do seu ponto de partida (Anon, 2016). Esta indústria é comumente operada por caminhões que estão na categoria N na regulamentação europeia (Ec.
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europa.eu, 2016). A Tabela 1 apresenta as categorias de veículos na Europa, descrevendo a característica de cada veículo:
Tabela 1 – Categoria de veículos na Europa (Ec.europa.eu, 2016)
Categoria Característica
M Veículos que carregam passageiros N Veículos que carregam bens
L Veículos que tem menos de 4 rodas T Veículos e implementos rurais
A categoria N compreende veículos a motor concebidos principalmente para transporte de produtos e é dividida, como mostrado na Tabela 2, em:
Tabela 2 – Categoria N de veículos (Ec.europa.eu, 2016)
Categoria Característica
N1 Veículos que tem um peso máximo < 3,5 toneladas N2 Veículos que possuem 3,5< peso < 12 toneladas N3 Veículos que possuem peso > 12 tones
Caminhões extrapesado (HD, em inglês) fazem parte da categoria N3 que agrupa todos os tipos de veículos pesados, sendo aplicados em situações que demandam alto Peso Bruto Total (PBT) (Dieselnet.com, 2016).
O mercado de veículos extrapesado, no qual o FH está incluído, vendeu cerca de 1,65 milhões de caminhões em 2015, com uma tendência crescente da demanda para os anos seguintes na Europa (Frost & Sullivan, 2016). Isso torna esses produtos mais caros nas carteiras das empresas, sendo a primeira fonte de lucros para os fabricantes de caminhões.
Fontes internas da Volvo estimam que os motoristas que trabalham neste segmento geralmente andam 600 km por dia. Deste modo, eles passam mais tempo na estrada do que em sua de casa ou cidade natal. Alguns motoristas trabalham ao longo da semana, indo para casa para fins de semana. Outros podem ficar longe em uma viagem por meses, antes de voltar para casa. Os condutores da indústria aqui relatada geralmente estão sob pressão para entregas dentro do prazo e fazem um enorme sacrifício pessoal, pois não estão com suas famílias e amigos em ocasiões especiais (Schmidt, 2016).
Todos esses aspectos implicam em produtos específicos e importantes para as empresas e para o mercado, destacando a importância do consumidor e focando suas necessidades.
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3. METODOLOGIA
Nesse capitulo os métodos empregados no projeto são explicados. Todos os procedimentos adotados serão expostos na razão da adoção de cada um. A sequência do capítulo segue a mesma ordem das ações do projeto.
3.1 Desenvolvimento de Produto – Método Ulrich & Eppinger
A metodologia selecionada para esse projeto foi escrita por Karl T. Ulrich (Universidade da Pennsylvania) e Steven D. Eppinger (Instituto de Tecnologia de Massachusetts).
Essa metodologia trata o desenvolvimento de produto como uma atividade interdisciplinar que requer inter-relação entre as áreas principais, descritas abaixo (Ulrich & Eppinger, 2012):
- Marketing: área de uma empresa que faz a interface entre empresa e cliente. Estabelece preço de mercado e promove o produto.
- Design: desempenha o papel principal na definição do produto que atende às necessidades do cliente.
- Manufatura: principal responsável pela concepção, operação e coordenação do sistema de fabricação do produto.
Para desenvolver um grande produto, alguns desafios devem ser superados. Segundo Ulrich e Eppinger, (2012) esses desafios são:
- Trade-offs: Reconhecer, entender e gerenciar situações de “perde-ganha” para aumentar o sucesso do produto.
- Dinamismo: Em um ambiente inconsistente, com novos produtos e tecnologias sendo lançada todos os dias, a tomada de decisões é uma tarefa desafiadora.
- Detalhes: Desenvolver um produto com alto nível de complexidade requer um número grande de decisões importantes.
- Cronograma: Pouco tempo para tomada de decisões.
- Economia: Criar um produto atrativo para o cliente, relativamente barato de produzir. O método de Ulrich e Eppinger (2012), como abordagem prescritiva, é valioso para tornar as decisões explícitas e permitir que toda a equipe entenda a lógica das decisões. Ele fornece um processo passo-a-passo e atua como "check-list" para incluir questões importantes. Mostra seu valor ao auxiliar na criação de registros e documentos.
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Figura 12: Processo de desenvolvimento de produto (Ulrich & Eppinger, 2012) – Adaptado.
Um método genérico descrito pelos autores aborda seis fases (Ulrich & Eppinger, 2012): - Planejamento: começa com a identificação das oportunidades guiadas por uma
estratégia corporativa. Inclui avaliação de novas tecnologias, tendências de mercado e objetivos. O resultado é a declaração da missão que especifica as restrições do mercado e os principais pressupostos.
- Desenvolvimento de conceito: as necessidades dos consumidores e os mercados-alvo são identificados. Conceitos alternativos são criados e avaliados, a função do produto é descrita, os recursos e as especificações da solução são definidos.
- Design de subsistemas: inclui a decisão sobre a arquitetura do produto e como dividir o produto em subsistemas. Como resultado desta fase, o leiaute geométrico do produto, a especificação funcional e um processo de fabricação são entregues.
- Design detalhado: fornece a especificação completa do produto e identifica todas as peças que devem ser compradas dos fornecedores. As ferramentas para produção são projetadas. A saída desta fase é a documentação de controle (desenhos ou arquivos de computador descrevendo exatamente a geometria dos componentes).
- Teste e refinamento: Envolve construção e avaliação das versões de pré-produção. Com protótipos, as perguntas sobre desempenho e montagem são respondidas.
- Produção seriada: O produto é fabricado pelo sistema de produção pretendido. O objetivo é treinar a força de trabalho e avaliar a linha de montagem, considerando questões logísticas.
Na fase de desenvolvimento do conceito, é necessária maior coordenação entre as funções e os interessados. Sendo assim, Ulrich & Eppinger expandiu esta fase no que é chamado de
front- end process. Esta fase expandida inclui as atividades apresentadas na Figura 13 (Ulrich
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Figura 13: Atividades de “Front end” (Ulrich & Eppinger, 2012) – Adaptado.
A Tabela 3 explica as atividades em cada estágio no desenvolvimento do produto:
Tabela 3 – Fases do desenvolvimento de conceitos.
Atividade Missão
Identificar necessidades do cliente Entender o que o consumidor precisa. Estabelecer metas Descrição do que o produto deve entregar.
Gerar conceitos Explorar o espaço do produto que considera as necessidades do cliente.
Seleção do conceito Conceitos são analisados para definir o mais promissor.
Teste do conceito Conceitos são testados para avaliar se contemplam as necessidades do consumidor.
Selecionar especificações finais Especificar os valores métricos que atendam os requisitos.
Planejamento do projeto Planejamento detalhado.
O processo de desenvolvimento descrito na Figura 13 é genérico, no entanto Ulrich e Eppinger (2012) citam que os processos utilizados: "(...) serão diferentes de acordo com o contexto único da empresa e os desafios de qualquer projeto específico." (p.18).
Sendo assim decidiu-se usar o método genérico Ulrich & Eppinger com modificações, uma vez que se têm apenas vinte semanas de trabalho e algumas fases do método estão fora do escopo do projeto. As três primeiras etapas (Figura 14) descrevem a metodologia escolhida para ajustar a agenda com o nível de maturidade e alcance do projeto.
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Figura 14 – Método de Ulrich & Eppinger modificado
As fases adotadas no trabalho utilizam de metodologias específicas para estruturar e alcançar bons resultados, baseado na literatura.
3.1.1 Planejamento do Projeto
A fase de planejamento do projeto aborda as atividades relacionadas à definição do projeto, a revisão da literatura, avaliação de tecnologias e restrições de produtos.
3.1.1.1 Definições do Projeto
Para organizar o fluxo de trabalho e definir atividades, criou-se um plano para as atividades (gráfico de Gantt disponível no Apêndice A). Como parte da definição do projeto, reuniões com supervisores da Volvo e da Chalmers foram realizadas para apresentar a área de oportunidade, definir o segmento de mercado, o modelo do produto, o escopo do projeto, as entregas e as questões de pesquisa.
3.1.1.2 Revisão Literária
Na busca de um conhecimento sobre o campo da pesquisa, realizou-se uma revisão da literatura. Abordou a importância de ter-se um bom processo de desenvolvimento de produto, os desenvolvimentos atuais em caminhões e considerações adotadas ao desenvolver-se uma área de vivência em caminhões. Clarificaram-se itens a respeito do mercado e do tipo de produto nele inserido (Seção 2 Revisão Literária).
1. Planejamento de
Projeto 2. Desenvolvimento de Conceito 3. Design a nível de sistema
-Planejamento de projeto - Definição de projeto - Revisão da literatura - Avaliação Tecnilógica - Requisitos do Produto - Definição do consumidor e suas necessidades - Estabelecimento de metas específicas - Geração de conceitos de produto * - Avaliação e teste de conceitos -Arquitetura de produto - Refinamento de design - Teste do conceito do produto
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3.1.1.3 Avaliação Tecnológica
Indústrias relacionadas, que possuem em sua essência a mesma função da área vivência da cabine do caminhão foram analisadas. Por exemplo, aplicações que passam dias em lugares pequenos, ou que apresentam necessidade de suporte para muitos dias longe de casa foram escolhidas como alvo de benchmarking. Dessa forma, tecnologias empregadas na indústria náutica, aeroespacial, motor-homes e pequenos apartamentos foram estudados para identificar ideias e soluções que fossem úteis para o projeto.
3.1.1.4 Requisitos do Produto
Definiram-se restrições e requisitos apresentados pela Volvo que devem ser seguidos no projeto, incluindo valores de referência quando necessário. Essas restrições foram pontuadas para alcançar um ambiente ergonômico e definir o escopo do projeto, sendo divididas em diferentes tópicos. Os critérios ergonômicos e de design, foram subgrupados em requisitos para “espaço para dormir”, “características de armazenamentos”, “área de passagem dentro da cabine”, “uso e visibilidade” e “geral”.
3.1.2 Desenvolvimento de Conceito
O método e a sequência de trabalho para a fase de desenvolvimento do conceito é baseado em etapas do processo front-end. Esta fase começou com a identificação das necessidades dos clientes e, em seguida, estabelece metas gerando conceitos, avaliando-os, selecionando-os e por fim testando-os.
3.1.2.1 Definição do consumidor e suas necessidades
A primeira fase começou com a identificação dos clientes e suas respectivas necessidades. A Volvo forneceu um conjunto básico de necessidades dos clientes para a atual série do veículo FH. À medida que o projeto abordava os futuros motoristas, foi necessário prever impulsionadores, influências, tendências e as novas funções que os motoristas esperam encontrar em um caminhão. Para identificar o perfil do futuro caminhoneiro com suas futuras necessidades um método genérico para criar cenários foi utilizado. A Figura 15 destaca as fases que devem ser seguidas para uma análise de tendências e construção de cenários.
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Figura 15: Cenário geral de processo em cinco fases (Kosow and Gaßner, 2016).
Um cenário é definido como um possível futuro, considerando suas características. Isso ajuda a avaliar o futuro com um conjunto de estratégias e tomar decisões certas para traçar possíveis caminhos de desenvolvimento (Kosow and Gaßner, 2016).
No projeto, este método foi usado como base para criar as necessidades dos clientes. Analisou-se as tecnologias, regulamentações e aspectos demográficos do segmento de longa distância que tem efeitos sobre o estilo de vida dos motoristas, suas necessidades e como afeta o uso da área de vivência do caminhão. Isso auxiliou na construção do perfil dos futuros consumidores.
Entrevistas estruturadas de forma direta com especialistas foram realizadas dentro da empresa para reunir características do uso do produto e do cliente. Os funcionários da Volvo da área Planejamento de Produto, Validação e Teste e de Pesquisa e Engenharia Avançada foram selecionados. Mostrou-se relevante rastrear o futuro portfólio de produtos (Planejamento de Produto), a performance do atual Volvo FH (Validação e Teste) e as tecnologias disponíveis no mercado (Pesquisa e Engenharia Avançada).
Dados de pesquisa do departamento de Planejamento de Produto sobre pesquisas e clínicas realizadas pela Volvo com clientes foram interpretados para um maior conhecimento sobre a aplicação do produto.
3.1.2.2 Estabelecimento de Requisitos
Com um conjunto de necessidades do cliente, foi possível estabelecer especificações do produto. A lista de requisitos disponibilizada pela Volvo foi revisada para refinar e selecionar os itens contemplados no projeto. Uma lista completa dos requisitos foi criada com as especificações do produto. Um exemplo da lista de requisitos é apresentado na Figura 16 (Ulrich & Eppinger, 2012):
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Figura 16: Exemplo de lista final de requisitos (Ulrich & Eppinger, 2012) – Adaptado.
Uma lista final de requisitos, com as referências métricas e métodos de validação foram compilados para nortear os desenvolvimentos. No trabalho apresentaram-se explicações e motivações para implantar cada requisito.
3.1.2.3 Geração de Conceitos de Produto
Como metodologia para orientar a geração de conceitos, uma abordagem de cinco passos foi selecionada conforme descrito por Ulrich e Eppinger (2012). Devido o escopo do projeto, apenas as três primeiras etapas foram selecionadas, conforme apresentado abaixo na Figura 17.
Figura 17: Os três primeiros passos para a geração de conceitos (Ulrich & Eppinger, 2012) – Adaptado.
A abordagem de três passos segmenta problemas complexos em subproblemas. Assim soluções conceituais são propostas para os subproblemas, por fontes internas e externas (Ulrich & Eppinger, 2012).
Para entender a funcionalidade da área de vivência e identificar as funções internas da cabine, uma árvore de função foi feita. Este método permite aos designers decompor o problema. A árvore de função é o primeiro passo na fase de geração de conceitos, destacando a função
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primária do produto. Este método (como mostrado na Figura 18) representa graficamente as soluções inteiras (Summers, 2016). Existem dois tipos de nós utilizados: funções (o que precisa ser feito) e meio (como alcançar as necessidades).
Figura 18: Exemplo de Árvore de função-meio (Summers, 2016)
Depois de analisar a árvore de funções, surgiram dois tipos diferentes de demandas. Uma sobre a ergonomia do ambiente (leiaute) e outro as funções necessárias para suportar atividades dentro da cabine (recursos). Dado isso, optou-se por dividir a geração de conceitos em dois ciclos de desenvolvimento: geração de leiaute e geração de recursos, conforme apresentado no passo um (Figura 15). O esclarecimento do problema, conforme descrito no modelo Ulrich e Eppinger (2012), ajuda a excluir conceitos e ideias que negligenciam aspectos importantes como segurança, ergonomia, viabilidade dos produtos e preferências dos clientes.
Outro método que incentiva dividir a geração do conceito em leiautes e funcionalidades/recursos é o modelo V (Figura 19). Durante a integração do sistema em seus respectivos níveis, este modelo permite que os testes possam ser realizados, confrontando as restrições e os requisitos com o produto / interface testada (Fogaça Truyts, Alves Simão de Lima, Motta, Tomassoni Coelho, & Franco, 2013).
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Tendo decidido sobre a divisão da geração e considerando a bibliografia, explica-se sobre os seguintes níveis de desenvolvimento.
- Geração de leiaute: Nesta fase, as possibilidades de criar um novo ambiente dentro da cabine foram avaliadas, respeitando os requisitos Volvo. Dizem respeito aos aspectos ergonômicos, como espaços, área de locomoção em pé, acessos, ou seja, requisitos usufruídos pelos motoristas mas não diretamente percebidos por eles. Como entrega, esta fase apresentou conceitos para algumas áreas principais, definidas:
o Espaço para bagageiro ou opcional: espaços na área de vivência dedicados a armazenamento ou para implementação de novos opcionais.
o Área de descanso: espaço dedicado a motoristas e co-motoristas dormirem. o Bancos: como podem interagir com o novo leiaute.
Os fatores levados em consideração no processo de conceituação e geração de ideias foram: ideias factíveis, a complexidade e as preferências dos clientes em relação a um ambiente ergonômico.
Para auxiliar a geração de ideias e conceitos a Volvo forneceu uma maquete de madeira (Figura 20) da cabine com as dimensões reais do produto que foram descritas na lista de requisitos. Utilizando folhas de isopor, replicaram-se as dimensões exatas dos bagageiros e o tamanho da cama presente no caminhão FH atual. As principais características dentro da cabine foram mantidas, o que criou novas possibilidades de posicionamento e redesenho.
Depois de analisar a lista de requisitos, critérios dimensionais e de design declarados pela empresa, um desenho para a área de vivência foi feito e é apresentado na Figura 21. Mostra a área disponível para atualização e alteração.
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Figura 21: Área de oportunidade identificada.
Para gerar leiautes, realizou-se uma sessão de brainstorming, criando novas posições para as funções descritas. A sessão foi realizada dentro da maquete, fazendo uso de assentos de caminhões e caixas de isopor dimensionadas. A motivação foi em perceber a sensação de espaço e avaliar fisicamente posturas e a mobilidade dentro da cabine. Para documentar e apresentar os conceitos, foram tiradas fotos e os modelos CAD feitos com o CATIA V5. As partes interessadas do Time de Ergonomia da Volvo, Engenharia de Cabines, Planejamento de Produto e Pesquisa e Engenharia Avançada foram convidadas a visualizar os conceitos montados na maquete.
A próxima fase do ciclo de desenvolvimento é selecionar soluções, recursos e formas para as funções planejadas nos espaços dedicados:
- Geração de funções: Depois de definir o leiaute, as funções e suas características geométricas foram desenvolvidas para os espaços específicos determinados no passo anterior. As soluções/funcionalidades definidas são diretamente percebidas pelos motoristas. Para ilustrar, vamos usar um frigorífico como exemplo. O cliente percebe o uso do recurso quando ele quer água fresca, avaliando o tamanho e o poder de refrigeração.
Com base na árvore de função criada para o uso da área de vivência, criou-se uma matriz morfológica, paralelamente a geração de leiaute. A matriz morfológica apresenta soluções para as subfunções identificadas na árvore de função. Todas as soluções disponíveis no mercado devem ser consideradas ao resolver o problema (Fargnoli, Rovida & Troisi, 2006).
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Figura 22 – Exemplo de matriz morfológica (Fargnoli, Rovida & Troisi, 2006) – Adaptado.
Entretanto algumas soluções propostas foram excluídas devido à falta de segurança, ergonomia, viabilidade fabril e conforto. As funções/opcionais selecionadas foram modeladas em software 3D e adicionadas nos leiautes selecionados para avaliação. Com a intenção de aumentar o número de ideias na geração de conceitos, fez-se uma avaliação comparativa entre os caminhões de longa distância disponíveis no mercado. Uma vez que o projeto aborda um cenário futuro, um benchmarking entre os caminhões futuros/ conceitos apresentados oficialmente pelos fabricantes foi conduzido. O foco se deu nas soluções que as empresas oferecem aos clientes em suas atividades e necessidades dentro da cabine, identificando propostas comuns a todos os veículos. A visita física em modelos de caminhões da fabricante Volvo e dos concorrentes foi relevante para conhecer os dados técnicos dos caminhões que competem no mesmo mercado.
3.1.2.4 Avaliação de Conceito e Seleção
Nesta fase, realizaram-se reuniões com os supervisores e as partes interessadas da Volvo para avaliar cada conceito gerado. Como o escopo está relacionado com o propósito de novos leiautes para um caminhão futuro, o design e as formas do produto não eram foco em avaliações e seleções. Os conceitos selecionados foram escolhidos de acordo com as necessidades do cliente e alguns deles foram combinados para atender às expectativas e permitir uma melhor interação entre o condutor e a área de vivência. Sendo assim, utilizou-se o método de matriz Pugh (Figura 23), com algumas modificações, como base para a seleção. O objetivo deste método é reduzir o número de conceitos rapidamente e amadurecer ideias. O primeiro passo para preparar a matriz é inserir os critérios que devem ser usados para
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comparar os conceitos, depois disso, um conceito de referência ou produto é usado como base para comparar os conceitos gerados em relação aos critérios de seleção. Então, os conceitos são classificados usando código simples, + para "melhor que", "0" para "o mesmo que" e - para "pior do que" (Ulrich & Eppinger, 2012). No entanto, neste projeto, os critérios não foram classificados e ponderados, pois o escopo é avaliar a ergonomia de um novo interior de cabine, logo os aspectos ergonômicos têm o mesmo nível de importância para fornecer o melhor lugar de trabalho para o motorista.
Figura 23: Matriz Pugh para siringa (Ulrich & Eppinger, 2012) – Adaptado.
Depois de classificar os conceitos com o objetivo de selecionar um ou mais para seguir no processo, a soma de + e – é feita. Em geral, os conceitos com mais sinais + e menos sinais – são mais bem classificados, no entanto, o time que está avaliando pode identificar critérios que podem diferenciar os conceitos.
O raciocínio para usar apenas Pugh como método para avaliar e selecionar conceitos deve-se ao baixo número de conceitos gerados. Com um amplo escopo, o projeto e os pressupostos muito restritos adotados, era desnecessário criar propostas inviáveis em termos de fabricação e custo.
Durante a seleção utilizou-se o modelo atual do veículo FH como referência comparativa de conceitos. Foram realizadas reuniões com os supervisores da Volvo para discutir sobre as classificações dos conceitos.
3.1.3 Design de subsistemas
Esta fase foi dedicada a melhorar a maturidade dos leiautes avaliados e ajustar os recursos selecionados pela matriz morfológica. Foram realizadas melhorias nos modelos CATIA V5, bem como considerações ergonômicas em termos de plataforma de produtos e avaliações através do DELMIA, uma ferramenta de trabalho disponível no software CATIA responsável
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pela análise ergonômica. Para imagens de renderizadas utilizou-se o VRED, software desenvolvido pela Autodesk.
Os resultados desta etapa serão apresentados em termos de revisão do produto, mostrando o uso do conceito em um dia do motorista, explicando sobre as especificações consideradas sobre o produto.
3.1.3.1 Arquitetura de Produto
Considerações na modularidade do produto foram tomadas para padronizar peças e reutilizar soluções já fornecidas pela Volvo. O objetivo é usar os componentes ou soluções já existentes no maior número de produtos possível. Isso permite que a empresa fabrique ou compre maior volume, ganhando em termos de escala econômica. Como procedimento, algumas soluções e o acesso às elas foram tomados como prioridade, as demais foram dispostas em detrimento das prioridades.
3.1.3.2 Aperfeiçoamento de Design
Aparência (forma, linhas e proporção) e utilidade (interfaces e usabilidade humanas) das funções e soluções consideradas é o foco. Esta fase, através de modelagem em software, proporciona um ambiente mais realista a itens virtuais.
Para melhorar a visualização do conceito final, os modelos foram renderizados, usando o software VRED, para dar uma visão realista do interior da cabine e seu uso.
3.1.3.3 Teste de Conceito
Avaliações no software DELMIA sobre as posições do motorista e posturas foram realizadas para um refinamento dos conceitos. Os perfis antropométricos com base nos clientes foram escolhidos para avaliar o desempenho do conceito em termos de ergonomia (acessos, posturas, folgas, etc.). Como forma de ilustração, geraram-se imagens dos espaços disponíveis para motoristas.
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4. RESULTADOS
Neste capítulo são apresentados os resultados de cada procedimento descrito na metodologia. Os resultados seguirão as etapas de metodologia descritas por Ulrich e Eppinger adotadas: planejamento do projeto, desenvolvimento de conceitos e design de subsistemas.
4.1 Planejamento do Projeto
Além do apresentado na Revisão Literária (Seção 2), os resultados a seguir referem-se à etapa de planejamento do projeto.
4.1.1 Avaliação de Tecnologias
Indústrias que fornecem soluções e necessidades semelhantes as que os motoristas enfrentam ao viajar em um caminhão foram analisadas. Isso foi feito para identificar quais são as opções disponíveis no mercado para clientes que ficam longe de casa por dias. As indústrias que tem relação com a aplicação e que foram selecionadas são:
Motorhomes: em geral, motorhomes tentam transmitir o sentimento semelhante ao de uma casa, alocado em um espaço menor. Usando os mesmos materiais e formas de mobiliário doméstico, estão focados em fornecer soluções para aqueles que querem aproveitar a viagem sem comprometer-se com o tempo. A classe C de motorhomes (Figura 24 e 25) é a menor do mercado e foi utilizada para essa analise (Kirkpatrick, 2012).
Figura 24: Mercedes Sprinter Roadtrek CS (Carlson, 2015) – Adaptado.
Como suporte a viagens fornece ar-condicionado, micro-ondas, fogão a gás, cozinha com pia, banheiro, geladeira, vaso sanitário (descarga seca ou molhada), bancos, sofá-cama, televisão e armários similares a soluções residenciais.
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Figura 25: Mercedes Sprinter Roadtrek Adventurous CS (Carlson, 2015)
Pequenos apartamentos: em bairros restritos e de alto valor, pequenos apartamentos são a tendência de moradia (Porterfield, 2013). Mesmo com a limitação dimensional, soluções específicas permitem que esses apartamentos tenham o mesmo conforto que casas comuns. Notou-se que os produtos desenvolvidos apresentam como característica a necessidade de montar/desmontar e que cada item possui mais de uma função.
Figura 26 – Cozinha montável “Kenchikukagu”– Atelier OPA (Designtaxi, 2016)
Esse tipo de solução demanda esforço e comprometimento do usuário, que toda a vez que necessitar utilizar uma função precisa ajustar e manusear o móvel.
Indústria Náutica: Para os viajantes que utilizam pequenos veleiros, as empresas oferecem soluções bastante parecidas com as de “motorhomes” (Wifi onboard, 2016). Utilizando basicamente madeira, o objetivo é garantir conforto e resistência à umidade (Dufour-yachts.com, 2016). Disponibiliza para seus compradores banheiro, pias, fogão, micro-ondas, camas, sofás, mesas, frigoríficos, etc., sendo todo o mobiliário a prova de água.
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Figura 27: Interior de um veleiro (Wordpress, 2016)
Todas as indústrias em suas respectivas áreas convergem para o mesmo tipo de solução, com base em móveis de madeira, recursos dobráveis ou montáveis, sem aplicar inovação na fabricação. Optam por soluções técnicas simples caracterizadas por banheiros compostos, pias rígidas e fogões a gás.
4.1.2 Requisitos de Projeto
Como primeira fronteira de projeto, a coordenação do projeto na Volvo forneceu uma lista de requisitos e critérios de projeto a serem contemplados e com a função de restringir o escopo. Foram fornecidos critérios relacionados à interação entre o motorista e o meio ambiente (ergonomia, uso, visibilidade, etc.), para alcançar uma área de vivência fisicamente segura. Estas instruções seguem as diretrizes da empresa, baseado em desenvolvimentos recentes no modelo Volvo FH. A Tabela 4 apresenta os requisitos divididos em áreas relacionadas. Vale destacar que os valores descritos como "genéricos" são medidas sem um alvo fornecido.
Tabela 4 – Requisitos ergonômicos Volvo.
Área de descanso Valor / Meta
Dimensões da cama 2000 x 900 mm
Objetos que saiam da parede com aresta de raio de Mínimo 7 mm 0-230 mm acima da cama
Altura da cama com ajuste do beliche na posição inferior. Min 550 mm
Largura do colchão Min 700 mm
Cama rebatível em algumas configurações. Genérico
Armários
Armário da parede traseira
Profundidade Min. 190 mm Abertura min 65.5 mm no eixo x.
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Forças aplicadas no bagageiro do painel. 300 Newton
Acesso a funções embaixo da cama por puxadores Min 80 mm largura. Max 50 mm na borda da frente da geladeira.
Deve ser possível puxar sem se machucar Genérico
Boa capacidade de armazenamento >1000 litros
Área de movimentação
Propor área de movimentação dentro da cabine. Genérico Nada deve estar protuberante a área de movimentação que possa atingir o
motorista. Genérico
Nada deve estar protuberante ao banco do motorista que possa atingir o
motorista Genérico
Uso & Visibilidade
Contraste entre áreas escuras e claras devem ser
suaves Genérico
Visibilidade – ângulos alvo “a-pillar” Ângulos devem permanecer os mesmos
Visibilidade – visibilidade superior Ângulos devem permanecer os
mesmos Controle de temperatura deve ser visível da cama Genérico Descanso de costas do banco deve ser facilmente rebatível e visível ao
motorista Ângulos de ajuste
Controles devem ser alcançáveis e vistos em toda área de vivência por toda
a população (F05 até M99). Genérico
Tamanho e design dos controles devem ser de fácil operação. Genérico A força de operação dos mecanismos deve ser a mesma do veículo atual Genérico Em mecanismos elétricos, a força de atuação deve ser maior e mais rápida
do que o veículo atual, podendo ser usadas quando veículo desligado. Genérico
Requisitos gerais em termos de áreas dentro do caminhão ou características que devem ser mantidas também foram pontuados. Devido à limitação do projeto ou restrições de engenharia itens como a forma dos assentos, painel de instrumentos, bagageiro com acesso externo-lateral à cabine devem ser mantidas e não assumidas no escopo do projeto. Referências antropométricas devem ser utilizadas para avaliações ergonômicas. A Tabela 5 apresenta os critérios gerais de projeto.
Tabela 5 – Requisito geral Volve.
Geral Valor
Manter design atual do painel Genérico
Dimensão da cabine. FH XHSL Cab. + 300 mm no
comprimento. Manter as mesmas funções no armário frontal acima da cabeça. Genérico Ter armários com acesso lateral, no exterior da cabine. Genérico
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Micro-onda deve estar no painel frontal, acima da cabeça. Genérico
Os requisitos acima apresentados foram discutidos e revisados para se adequarem ao escopo do projeto, se mostrando úteis para identificar e definir as áreas de oportunidade, baseando a ideação nos passos já realizados: avaliação tecnológica, novos meios produtivos e análise dos concorrentes. Utilizou-se também a atual série FH como base para propostas.
Necessidades que os motoristas apresentam comumente foram repassadas pela Volvo, elucidando a respeito de atividades comuns que os condutores fazem orientando a pesquisa do projeto. O conjunto de necessidades foi dividido em tópicos principais que explicam o uso da sala de vivência:
- Conforto: O interior do caminhão deve proporcionar um ambiente confortável para relaxar, dormir e descansar, que permite ao motorista o ajuste de posições, com privacidade na cabine.
- Espaço interno: O condutor deve mover-se facilmente na cabine, ter espaço para trabalhos de escritório, capacidade de mover-se em pé pela cabine, realizar atividades de relaxamento e ações cotidianas.
- Comer e beber: Suportes para copos e pratos, ferramentas que auxiliem no preparo de alimentos, lugar para armazenamento de comidas e bebidas deve ser disponibilizado aos motoristas.
- Manter a higiene: Manter a higiene diária (pessoal e da cabine), espaço para lixo, ferramentas de limpeza são necessidades.
- Divertimento e socialização: Interagir com pessoas, praticar hobbies e atividades de relaxamento deve ser contemplado em um espaço que divida trabalho e diversão. - Organização: Garantir espaços para que o motorista guarde material de trabalho,
elementos eletrônicos, itens pessoais e materiais de alto valor.
Assim como os requisitos, as necessidades foram discutidas e revisadas, incorporando estudos realizados posteriores a essa etapa.
4.2 Desenvolvimento do Conceito
Os resultados do desenvolvimento dos conceitos são explicados, seguindo o processo descrito na metodologia.
4.2.1 Definição dos Consumidores e Suas Necessidades:
Os resultados dessa fase são utilizados para descrever os consumidores do futuro do Volvo FH, através de um entendimento a respeito do futuro e da entrevista com especialistas da companhia. As entregas são o perfil dos consumidores e uma revisão das primeiras necessidades dos clientes.
