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SEM0530 - Aula 2
Introdução ao Projeto de
Produtos Mecatrônicos
Prof. Dr. Marcelo Becker SEM - EESC - USP
2
• Introdução ao Projeto Científico
• História e Ambiente
• Atividades do Projeto
• O Projeto
• Projetar para...
• Morfologia do Processo de Projeto
• Documentação
Sumário da Aula
EESC-USP © M. Becker 2011
3
Introdução Projeto Científico
• Conceito de Projeto:
– Desenho
– Ambição
– Objetivo
– Encaminhamento...
• Tradicionalmente:
– Desenho Industrial
– Design
EESC-USP © M. Becker 2011
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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.
EESC-USP © M. Becker 2011
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Introdução Projeto Científico
• Considerações:
– Científicas
– Tecnológicas
– Culturais
– Econômicas
– Estéticas
– Ergonômicas
• Procedimento Sistemático e Metodológico
EESC-USP © M. Becker 2011
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• Introdução ao Projeto Científico
• História e Ambiente
• Atividades do Projeto
• O Projeto
• Projetar para...
• Morfologia do Processo de Projeto
• Documentação
Sumário da Aula
EESC-USP © M. Becker 2011
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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
EESC-USP © M. Becker 2011
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História e Ambiente Exemplo: Egito Antigo
• Desenvolvimento de:
– Armas metálicas
– Carruagens
– Irrigação
– Ciclos do Nilo
vs.
• Ferramentas usadas na agricultura e na produção de bens: pedra lascada
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História e Ambiente Exemplo: Roma Antiga I
• Toda tecnologia aplicação prática
– Aquedutos, canalizações, ferramentas
metálicas, etc.
• Produzir para vender ( )
• Grande concentração de pessoas
Grande Exército Grande
Mercado Grande Poder
• Fonte de energia: ESCRAVOS
– 10 para cada cidadão romano...
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História e Ambiente Exemplo: Roma Antiga II
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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
• Proibição de Termas pessoais
• Desaparecimento do conceito de Higiene Coletiva... EESC-USP © M. Becker 2011
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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
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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
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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
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História e Ambiente Exemplo: Renascença I
• Iniciou-se na Itália
• Valorização do Indivíduo como base para o desenvolvimento
– Leonardo da Vinci
– Michelangelo Buonarroti
– Palladio
– Galileu Galilei
– Isaac Newton
– Etc.
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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...
EESC-USP © M. Becker 2011
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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
– Os Politécnicos...
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História e Ambiente Gráfico Comparativo
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História e Ambiente Exemplo: Revolução Industrial II
• Projetistas (inventores?):
• Benjamin Franklin
• Thomas Edison
• James Watt
• Graham Bell
• Guglelmo Marconi, etc.
• Gênios Iluminados pela persistência e intuição mas, alimentados pela técnica e pelo conhecimento científico
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História e Ambiente Exemplo: Século XX
• Interesses de Governos:
– 2 Guerras Mundiais
– Guerra Fria
• Desenvolvimento de Técnicas de criação
• Intuição e Talento criativo de alguns aliado a soluções produzidas por uma coletividade de apoio...
EESC-USP © M. Becker 2011
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História e Ambiente Exemplo: Século XX
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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 EESC-USP © M. Becker 2011
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• Introdução ao Projeto Científico
• História e Ambiente
• Atividades do Projeto
• O Projeto
• Projetar para...
• Morfologia do Processo de Projeto
• Documentação
Sumário da Aula
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Atividades do Projeto Grupos de Trabalho
• Ambiente de Cooperação
• Favorecer Capacidades
individuais e coletivas:
– Interpessoais
– Criativas
– de Liderança
– Conceituais
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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
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Atividades do Projeto Grupos de Trabalho - Estágios
• 1o Estágio: Formação
– Transição de indivíduo para membro
– Teste da capacidade de orientação do líder
– Todos estão se medindo...
• 2o Estágio: Turbulência
– Objetivo é mais complexo do que o imaginado...
– Sentimento de desespero
– Baixa cooperação entre os membros
– Desespero...
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Atividades do Projeto Grupos de Trabalho - Estágios
• 3o Estágio: Normas
– Aceitação pelos membros das regras básicas
– Período de integração: resolução das diferenças
e surgimento de confiança mútua
– Esperança de sucesso...
• 4o Estágio: Atuação
– Pontos fortes e fracos de cada membro são
conhecidos e a equipe protege-se mutuamente
– Aumento da quantidade de trabalho produzido...
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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
– Eficácia interpessoal dos membros deve ser alta
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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
1o
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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
? EESC-USP © M. Becker 2011
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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
• Visionário e Imaginativo ?
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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
• Espontâneo ?
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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 ? EESC-USP © M. Becker 2011
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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...
– Desafiador arrogante, implicante ou severo
– Comunicador ineficaz causa perda de objetividade
– Colaborador ineficaz torna-se ambicioso e insensível às necessidades do grupo
– Contribuinte ineficaz apega-se aos dados e deixa de ser criativo
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Atividades do Projeto Líderes - Grupos de Trabalho
• O papel dos líderes:
– Planejamento
– Comunicação
– Aceitação de Riscos
– Resolução de Problemas
– Tomada de Decisões
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Atividades do Projeto Participantes - Grupos de Trabalho
• O papel dos Participantes: • Falar apenas na sua vez
• 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
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• Introdução ao Projeto Científico
• História e Ambiente
• Atividades do Projeto
• O Projeto
• Projetar para...
• Morfologia do Processo de Projeto
• Documentação
Sumário da Aula
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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,
desenho, projeção, comunicação, etc.
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O Projeto
• A palavra Design é originária do latim.
– No Latim: Designare
– No português: Designar, Desenhar, Desejar
– No italiano: Desiderare, Disegnare, Design
– No Inglês: Designate, Design
Abordagem científica do ato de projetar
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• Introdução ao Projeto Científico
• História e Ambiente
• Atividades do Projeto
• O Projeto
• Projetar para...
• Morfologia do Processo de Projeto
• Documentação
Sumário da Aula
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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...
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Projetar para...
• 3 regras básicas para o Projeto:
– SIMPLES
– SEGURO
– INEQUÍVOCO
• 3 metas gerais de um Projeto:
– Satisfação da função técnica
– Viabilidade econômica
– Segurança para o homem e o meio
ambiente
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Projeto Simples
• Expressa-se através do número e
complexidade geométrica e construtiva das
peças
• Méritos da simplicidade: bem conhecidos
– Custo final do produto menor
– Fabricação, Montagem e Manutenção mais
fáceis, rápidas e seguras
– Maior vida útil
– Falhas facilmente detectadas
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Projeto Seguro
• Altos requisitos de segurança:
– Grande complexidade de solução
– Elevado custo ( )
• Compromisso ótimo...
• Legislação do país afeta os
requisitos de segurança
– Exemplo: cintos de segurança e
airbags
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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
– Ambiental: segurança do processo em relação
às pessoas não envolvidas e ao meio ambiente
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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,
realizar previsões e identificações de fontes
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Projeto Inequívoco
• Evita dubiedades...
• Tem de ser inequívoco e nítido em:
– Escolha do princípio de solução
– 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
?
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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
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Projetar para... Lista de Requisitos
• Fatores de Restrição do projeto:
– Condições de Mercado
– Processos de Manufatura
– Sistemas Técnicos
– Meio Ambiente
– Auto Distúrbios
– Normas e Regulamentos
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• Introdução ao Projeto Científico
• História e Ambiente
• Atividades do Projeto
• O Projeto
• Projetar para...
• Morfologia do Processo de Projeto
• Documentação
Sumário da Aula
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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
– Fase 3: Projeto Detalhado
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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
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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...
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Morfologia Estudo de Viabilidade - Fluxograma
não
sim
Informaçõesgerais
Informaçõesde mercado
Análise de necessidades
Possíveiscompradores
Válidos ?
não
sim
Informaçõestecnológicas
não
sim
Explorar sistemasenvolvidos
Proposições técnicas
RelevantesCompletas ?
não
sim
CriatividadeSoluções
alternativas
Soluçõespropostas
Plausíveis ?
Experiênciatecnológica
Viabilidade física
Fisicamente
realizável ?
Soluçõesconstrutivas
não
sim
Viabilidadeeconômica
Fatoreseconômicos
Modelos decusto
Lucro ?
não
sim
Viabilidadefinanceira investimento
Fontes de
Existe
capital ?
Conjunto de
soluções possíveis
2a Fase : Projeto preliminar
Teste de princípios
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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.
• Modelagem matemática (desempenho)
• Palavra chave: PARÂMETROS
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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...
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Morfologia Projeto Preliminar - Fluxograma
não
sim
Estudo daviabilidade
Experiênciado grupo
Seleção da melhor solução
Primeira solução
Melhor ?
não
sim
Recursosmatemáticos
não
sim
Formulação domodelo matemático
Dados da simulação
VálidosSuficientes ?
não
sim
Análise de sensibilidadee compatibilidade das variáveis
Otimização dos parâmetros
Adequados ?
Valores dos
não
sim
Testar processoe prever desempenho
Testes delaboratório
testes
Aceitáveis ?
não
sim
Simplificação Experiência
Melhormais barato ?
Projeto melhorado
Recursosmatemáticos
Sensibilidadeidentificada
Grau de sensibilidadedas variáveis
Recursosmatemáticos
parâmetros
Dados dos
3a Fase: Projeto detalhado
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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
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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,
Manutenção e Descarte
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Morfologia Projeto Detalhado - Fluxograma
não
sim
TecnologiaEspecificaçãode subsistemas
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 paraAdministração
Adequado ?
Desenho para
Possíveis ?
Conjunto de desenhos departes ou peças
montagem
Conjunto de
Próx imas Fases
Projeto preliminar
TecnologiaEspecificar
componentes
Tecnologia
Tecnologia
Experiência em
e padronização
fabricação
fabricação
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• Introdução ao Projeto Científico
• História e Ambiente
• Atividades do Projeto
• O Projeto
• Projetar para...
• Morfologia do Processo de Projeto
• Documentação
Sumário da Aula
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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
– Esboços, anotações, cálculo, etc.
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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
– Necessidades de pessoal de cada tarefa
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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
http://www.uspto.gov/
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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
• Otimização
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Documentação Projeto Detalhado
• Elaboração de:
– Desenhos Finais com detalhes para produção
• Desenho de Layout
• Desenho de Detalhes
• Desenho de Montagem
– Lista de Materiais
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