SEM Aula 2 Introdução ao Projeto de Produtos Mecatrônicos Prof. Dr. Marcelo Becker

SEM0530 - Aula 2

Introdução ao Projeto de

Produtos Mecatrônicos

Prof. Dr. Marcelo Becker

• Introdução ao Projeto Científico

• História e Ambiente

• Atividades do Projeto

• O Projeto

• Projetar para...

• Morfologia do Processo de Projeto

• Documentação

Introdução

• Conceito de Projeto:

• Tradicionalmente:

Introdução

Projeto Científico

• Projeto Científico:

– Desenvolvimento de sistemáticas e otimizações que permitem qualquer projetista ser tão

produtivo como os “iluminados” gênios do passado...

• Projetar é uma Arte individual, criativa e

mental com o objetivo de encontrar soluções

ótimas para problemas técnicos.

Introdução

• Considerações:

• Introdução ao Projeto Científico

• História e Ambiente

• Atividades do Projeto

• O Projeto

• Projetar para...

• Morfologia do Processo de Projeto

• Documentação

História e Ambiente

• Desenvolvimento de um novo produto

necessidade político-econômica de governos

e poderosos

• Qualquer desenvolvimento não priorizado

estagnação e esquecimento

• Pequeno número de invenções foi motivada

pela necessidade de grupos específicos

História e Ambiente

Exemplo: Egito Antigo

• Desenvolvimento de:

vs.

• Ferramentas usadas na

agricultura e na produção

de bens: pedra lascada

História e Ambiente

Exemplo: Roma Antiga I

• Toda tecnologia aplicação prática

metálicas, etc.

• Produzir para vender (

)

• Grande concentração de pessoas

Grande Exército

Grande

Mercado

Grande Poder

História e Ambiente

História e Ambiente

Exemplo: Roma Antiga III

• Termas Coletivas: fç social e higiênica

• Decadência do Império Romano:

Curto Prazo

– Abolição do Nu

• Fechamento das Termas

– Desafogo das contas públicas

Longo Prazo

– Radicalização das idéias

História e Ambiente

Exemplo: Roma Antiga IV

• Resultados:

– Ciclo de Epidemias

• 300 anos que ceifaram ¾ da população européia

– Desenvolvimento de uma nobreza rural

– Afastamento das grande cidades

– Formação dos Feudos Idade Média

História e Ambiente

Exemplo: Idade Média I

• Erroneamente chamada Idade das Trevas

• Grande desenvolvimento no pensamento

filosófico e humanístico

• Desenvolvimento de ligas metálicas e

armas

História e Ambiente

Exemplo: Idade Média II

• Desenvolvimento de fornos, moendas e

ferramentas

• Resultados:

– Homens livres responsáveis pela produção (artesãos) reuniram-se em comunidades (cidades) e em associações (corporações) – Revolução Comercial

História e Ambiente

Exemplo: Renascença I

• Iniciou-se na Itália

• Valorização do Indivíduo como base para o

desenvolvimento

História e Ambiente

Exemplo: Renascença II

• Projetos são executados em oficinas sob

tutela de um mecenas e direção de um

mestre (renomado)

• Projeto é assinado pelo mestre mas,

desenvolvido coletivamente...

História e Ambiente

Exemplo: Revolução Industrial I

• Maciço aumento do conhecimento coletivo

• Renovação da Técnica

• Antes: Dobra de dimensão a cada milênio • Durante: a cada meio século

• Depois: a cada 30 ou 20 anos...

• Surgimento das Escolas de Engenharia

História e Ambiente

História e Ambiente

Exemplo: Revolução Industrial II

• Projetistas (inventores?):

• Thomas Edison • James Watt

• Graham Bell

• Guglelmo Marconi, etc.

• Gênios Iluminados pela persistência e

intuição mas, alimentados pela técnica e

pelo conhecimento científico

História e Ambiente

Exemplo: Século XX

• Interesses de Governos:

• Desenvolvimento de

Técnicas de criação

• Intuição e Talento

criativo de alguns aliado

a soluções produzidas

por uma coletividade de

apoio...

História e Ambiente

História e Ambiente

Exemplo: Século XX

• Fatores que afetam o desenvolvimento de

projetos:

– Desenvolvimento rápido da ciência e tecnologia – Desenvolvimento de novos produtos é uma

atividade permanente

– Curta vida útil dos produtos

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

desenvolvimento

– Minimização dos Custos ( ) – Sistematização de operações

• Introdução ao Projeto Científico

• História e Ambiente

• Atividades do Projeto

• O Projeto

• Projetar para...

• Morfologia do Processo de Projeto

• Documentação

Atividades do Projeto

Grupos de Trabalho

• Ambiente de Cooperação

• Favorecer Capacidades

individuais e coletivas:

Atividades do Projeto

Grupos de Trabalho

• Diferenças Pessoais devem ser resolvidas

• Harmonia dos Compromissos para com o

Projeto

• Definição de metas específicas

• Declaração da “Missão”

• Aplicação de processos organizados na

solução de problemas

Atividades do Projeto

Grupos de Trabalho - Estágios

• 1

_{Estágio: Formação}

– Transição de indivíduo para membro

– Teste da capacidade de orientação do líder – Todos estão se medindo...

• 2

_{Estágio: Turbulência}

– Objetivo é mais complexo do que o imaginado... – Sentimento de desespero

– Baixa cooperação entre os membros – Desespero...

Atividades do Projeto

Grupos de Trabalho - Estágios

• 3

_{Estágio: Normas}

– Aceitação pelos membros das regras básicas

– Período de integração: resolução das diferenças e surgimento de confiança mútua

– Esperança de sucesso...

• 4

_{Estágio: Atuação}

– Pontos fortes e fracos de cada membro são

conhecidos e a equipe protege-se mutuamente – Aumento da quantidade de trabalho produzido...

Atividades do Projeto

Grupos de Trabalho - Eficiência

• Uma equipe eficiente apresenta as seguintes

características:

– Todos devem estar comprometidos com o êxito do projeto

– Metas devem estar claramente entendidas – Todos devem comunicar as idéias de forma

clara e precisa

– Participação e liderança devem der distribuídas entre os membros

Atividades do Projeto

Grupos de Trabalho - Eficiência

– Idéias opostas devem ser encorajadas e

gerenciadas de modo a gerarem envolvimento e criatividade

– Os papéis de todos os componentes da equipe devem ser claramente definidos

– Os processos de decisão devem ser bem definidos pelo grupo

Atividades do Projeto

Grupos de Trabalho - Estilos

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

principais de participantes em grupos:

– Contribuinte: dedicado às tarefas, fornece

informações técnicas e dados, prepara-se para as reuniões, força o grupo a estabelecer alto padrão de desempenho • Confiável • Responsável • Organizado • Eficiente • Lógico • Claro • Pragmático • Sistemático

?

Atividades do Projeto

Grupos de Trabalho - Estilos

– Colaborador: direcionado à meta, sendo fundamental a visão, missão ou a meta do

grupo mas, é flexível e aberto a novas idéias. Disposto a dar cobertura aos demais não

hesitando dividir os louros • Prestativo

• Flexível

• Conceptual • Aberto

Atividades do Projeto

Grupos de Trabalho - Estilos

– Comunicador: orientado para o processo, é ouvinte eficaz e facilitador da participação. Transmite entusiasmo e senso de urgência. Possui capacidade de síntese da situação e promove consenso de opiniões

• Encorajador • Diplomático • Paciente • Informal

Atividades do Projeto

Grupos de Trabalho - Estilos

– Desafiador: aquele que questiona abertamente modos, métodos e a ética do grupo, estando

disposto a discordar até mesmo do líder do

grupo, incentivando a assumir riscos calculados. Relata progressos e problemas do grupo. Recua em sua opinião e apóia decisão de consenso.

• Ético • Questionador • Honesto • Sincero • Fiel • Transparente • Corajoso

?

Atividades do Projeto

Grupos de Trabalho - Estilos

• O ideal é o grupo possuir participantes com

os 4 estilos

• Isto não garante a eficácia do grupo...

objetividade

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

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

Atividades do Projeto

Líderes - Grupos de Trabalho

• O papel dos líderes:

– Comunicação

– Aceitação de Riscos

– Resolução de Problemas – Tomada de Decisões

Atividades do Projeto

Participantes - Grupos de Trabalho

• O papel dos Participantes:

• Discutir apenas assuntos relevantes

• Saídas e interrupções quebram a dinâmica do grupo • O consenso deve ser procurado (não a maioria)

• Monólogos e Divagações são prejudiciais

• Expressar todos os pontos de vista o quanto antes • Evitar argumentos emotivos

• Pequenas disputas devem ser gerenciadas

• Dúvidas devem ser apresentadas e não adiadas • Silêncio para pensar após discussões é saudável

• Introdução ao Projeto Científico

• História e Ambiente

• Atividades do Projeto

• O Projeto

• Projetar para...

• Morfologia do Processo de Projeto

• Documentação

O Projeto

• Existem muitas definições na literatura

• Fato: não existe uma definição de

projeto reconhecida universalmente!

• Fato: existe um relacionamento com a

palavra Design que muda conforme o

campo de atuação

• Sinônimos: desejo, plano, proposta,

O Projeto

• A palavra Design é originária do latim.

– No português: Designar, Desenhar, Desejar – No italiano: Desiderare, Disegnare, Design – No Inglês: Designate, Design

• Introdução ao Projeto Científico

• História e Ambiente

• Atividades do Projeto

• O Projeto

• Projetar para...

• Morfologia do Processo de Projeto

• Documentação

Projetar para...

• O ato de projetar estende-se desde a

escolha do produto, a busca de uma

solução técnica, sua liberação para a

fabricação, até o seu descarte...

Projetar para...

• 3 regras básicas para o Projeto:

– SEGURO

– INEQUÍVOCO

• 3 metas gerais de um Projeto:

– Segurança para o homem e o meio ambiente

Projeto Simples

• Expressa-se através do número e

complexidade geométrica e construtiva das

peças

• Méritos da simplicidade: bem conhecidos

– Fabricação, Montagem e Manutenção mais fáceis, rápidas e seguras

– Maior vida útil

Projeto Seguro

• Altos requisitos de segurança:

• Compromisso ótimo...

• Legislação do país afeta os

requisitos de segurança

– Exemplo: cintos de segurança e

Projeto Seguro

Áreas de Segurança

• 4 áreas de Segurança:

– Construtiva: segurança de um componente contra falhas (ruptura, fadiga, etc.)

– Funcional: segurança e confiabilidade de um sistema composto de alguns componentes na realização da função desejada

– Operacional: segurança em relação ao usuário durante o processo de operação

Projeto Seguro

Técnicas de Segurança

• 4 Técnicas de Segurança:

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

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

– Indiretas: sistemas e instalações de proteção – Indicativas: sistemas e instalações de alarme

(advertem sobre o risco)

– Monitoramento e Diagnose: sistemas de monitoramento (off-line ou on-line) que

permitem obter um histórico da máquina,

Projeto Inequívoco

• Evita dubiedades...

• Tem de ser inequívoco e nítido em:

– Fluxos de Energia, Carga, Matéria e sinais – Direções previstas para expansões

– Estados de carga no dimensionamento

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

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

Projetar para...

Características Necessárias

• O projeto deve ter características que

permitam:

– Alta receptividade e satisfação do cliente – Possibilidade de integração ao parque

industrial instalado

– Possibilidade de evolução e atualização do produto

– Possibilidade de incorporar novos processos e materiais

Projetar para...

Lista de Requisitos

• Fatores de Restrição do projeto:

• Introdução ao Projeto Científico

• História e Ambiente

• Atividades do Projeto

• O Projeto

• Projetar para...

• Morfologia do Processo de Projeto

• Documentação

Morfologia

Processo de Projeto

• Um modelo comum a quase todos os

projetos é formado por uma seqüência de

eventos distintos e encadeados, resultando

nas 3 seguintes etapas:

– Fase 1: Estudo de Viabilidade – Fase 2: Projeto Preliminar

Morfologia

Estudo de Viabilidade

• Determinação de uma necessidade (real ou

hipotética)

– Observação do comportamento do mercado ou da concorrência

– Acompanhamento do desenvolvimento tecnológico

– Encomenda direta

• “Alguém” deve pagar pelo produto resultante

• Palavra chave:

SISTEMA

Morfologia

Estudo de Viabilidade

• Elaboração de um conjunto de soluções

úteis e alternativas

– Criatividade

– Coleta de Informações

– Testes Experimentais com protótipos funcionais • Princípios de funcionamento

– Engenharia de Valor

• Primeiro esboço de valor

• Uma ou mais soluções seguem para a

próxima etapa...

Morfologia

Estudo de Viabilidade - Fluxograma

não sim

Informações gerais Informações

de mercado necessidadesAnálise de Possíveis compradores Válidos ? não sim Informações tecnológicas não Explorar sistemas envolvidos Proposições técnicas Relevantes Completas ? não sim

Criatividade _alternativasSoluções Soluções propostas

Plausíveis ?

Experiência

tecnológica Viabilidade física Fisicamente realizável ? Soluções construtivas não sim Viabilidade

econômica econômicosFatores Modelos de custo Lucro ? não sim Viabilidade

financeira investimentoFontes de Existe capital ? Conjunto de soluções possíveis Teste de princípios

Morfologia

Projeto Preliminar

• Objetivo: estabelecer qual das alternativas

apresenta a melhor concepção para o projeto

• Análise detalhada até que seja feita a classificação • Determinação dos limites de controle e tolerância

dos elementos que constituem o projeto

• Avaliação de materiais, processos construtivos, arranjos dos componentes, formas geométricas, etc.

Morfologia

Projeto Preliminar

• Otimização

• Protótipos em escala para verificar: – problemas de montagem

– problemas de acesso – aceitação (estética) • Confiabilidade

• Análise do Valor

• Um ou mais projetos são enviados para a próxima fase...

Morfologia

Projeto Preliminar - Fluxograma

não sim

Estudo da viabilidade Experiência

do grupo melhor soluçãoSeleção da Primeira solução Melhor ? não sim Recursos matemáticos não sim Formulação do modelo matemático Dados da simulação Válidos Suficientes ? não sim Análise de sensibilidade e compatibilidade das variáveis

Otimização dos parâmetros Adequados ? Valores dos não sim Testar processo

e prever desempenho laboratórioTestes de testes Aceitáveis ? não sim Simplificação Experiência Melhor mais barato ? Projeto melhorado Recursos matemáticos Sensibilidade identificada Recursos matemáticos parâmetros Dados dos

Morfologia

Projeto Detalhado

• Cada componente é calculado, otimizado e desenhado

– Produto fabricável

• Protótipos pré-série para verificar: – Problemas de Montagem

– Problemas de Adequação

• Palavra chave: TOLERÂNCIAS

Morfologia

Projeto Detalhado

• Elaborar:

– Verificação das Tolerâncias, formas construtivas e possíveis variantes

– Desenhos dos Componentes

– Composição dos componentes em grupos e sub-grupos – Lista Final de Peças

– Fabricação de Protótipos e modelos experimentais pré-série

– Memorial de Cálculo, Controle Final e Descritivo – Manual de Montagem, Instalação, Operação,

Morfologia

Projeto Detalhado - Fluxograma

não sim

Tecnologia _{de subsistemas}Especificação Subsistemas Adequados ? não sim não sim componentes Lista de Satisfatória ? não sim

Descrição das partes

Desenho de conjunto de montagem Completos ? Desenhos de não sim Normas e

padronização desenho, normas desenhos

Aceitáveis ? não

sim

Liberar para _{Administração} Adequado ? Desenho para Possíveis ? Conjunto de desenhos de partes ou peças montagem Conjunto de Projeto preliminar Tecnologia Especificar componentes Tecnologia Tecnologia Experiência em e padronização fabricação fabricação

• Introdução ao Projeto Científico

• História e Ambiente

• Atividades do Projeto

• O Projeto

• Projetar para...

• Morfologia do Processo de Projeto

• Documentação

Documentação

Processo de Projeto

• 3 categorias:

– Registros de desenvolvimento do produto – Relatórios para a gerência

– Documentos Finais do Produto • Fabricação

• Assistência Técnica • Etc.

• Livro de Projeto

Documentação

Análise de Viabilidade

• Descrição de:

– Consumidores do produto

– Requisitos / necessidades dos consumidores – Competitividade do produto

• Requisitos de Consumidores • Requisitos de Engenharia

– Requisitos de Engenharia – Objetivos de Engenharia

– Títulos e Objetivos de cada tarefa

Documentação

Análise de Viabilidade

– Tempo necessário para conclusão de cada tarefa – Esboços e maquetes das variantes desenvolvidas

– Esboços e diagramas mostrando o funcionamento de cada parte do produto

– Esboço global do produto

– Esquemas mostrando como cada parte ou subsistema depende ou se relaciona com outras partes do produto – Literatura consultada na pesquisa

– Resultado da pesquisa sobre patentes – Relatório de aplicação do QFD

– Relatório de Análise do Valor

Documentação

Projeto Preliminar

• Clara definição dos conceitos de funcionamento envolvidos no produto e identificação dos

parâmetros chave do produto: – Matrizes de Decisão

• Mostrar a escolha dos melhores conceitos a partir dos modelos definidos

– Memorial de Cálculo

• Estruturais

• Vida útil e Confiabilidade • Previsão de Desempenho • Análise de Valor e Custo

Documentação

Projeto Detalhado

• Elaboração de:

– Desenhos Finais com detalhes para produção • Desenho de Layout

• Desenho de Detalhes • Desenho de Montagem – Lista de Materiais