[Apostila] Projeto Para Manufatura e Montagem

7/30/2019 [Apostila] Projeto Para Manufatura e Montagem

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Projeto para Manufatura e Montagem

Design for Manufacture and Assembly (DFMA)

Prof. Dr. Carlos Eduardo Sanches da Silva

Prof. Dr. Carlos Henrique Pereira Mello

EPR 17 Planejamento e Projeto de Produto

Universidade Federal de Itajub UNIFEI - 2008


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Apostila de EPR-17 / Projeto para manufatura e montagem (DFMA)

1. Conceituao

Os conceitos envolvidos com a necessidade de identificao dos aspectos relacionados

a construo de produtos no recente e remonta a antes de 1788 quando Le Blanc, um

francs fabricante de mosquetes, aplicou conceitos de intercambiabilidade atravs do

estabelecimento de tolerncias aos componentes e desenvolvendo sistemas para garantir arepetibilidade do processo em sua produo, sendo que antes cada produto era uma pea

nica de arteso (BRALLA, 1999).

Boothroyd, Dewhurst e Knight (1989, 2002) e Bralla (1986, 1999) consideram a

manufatura como o processamento para obteno individual de componentes, seja de

conformao ou de transformao, e montagem a juno ou unio de diversos componentes

para formao de um produto completo ou subconjuntos deste produto. Neste sentido,

nenhuma manufatura ser considerada como montagem, assim como tambm no sero os

processos como usinagem, moldagem, etc.

O termo projeto (design) pode ter diversos significados como definies estticas(cores e formas) ou pode tambm significar em nvel mais tcnico o detalhamento de

materiais, formatos e tolerncias de cada componente individual de um produto ou o

estabelecimento de parmetros de sistemas como, por exemplo, o clculo de uma estrutura

ou posicionamento de tubos ou engrenagens (BAXTER, 1998).

A tcnica de DFMA geralmente separada em duas abordagens, o projeto para

manufatura (DFM) e o projeto para montagem (DFA).

Rozenfeld et al. (2006) e Boothroyd e Dewhurst (2005) dizem que o DFM uma

abordagem que enfatiza aspectos da manufatura, tais como estamparia, forjamento, injeo e

outros processos voltados conformao mecnica e a usinagem. Existe uma vasta bibliografiaque aborda o assunto dentro dos ambientes acadmicos, sobretudo nas escolas tcnicas de

base, onde a aplicao de conceitos que reduzam os custos com a utilizao de equipamentos

um fator crucial s empresas. Contudo, essa tcnica visa a efetiva influncia do

conhecimento das caractersticas de processamento sobre o desenvolvimento do produto, tais

como:

ngulos de sada de ferramentas; Raios e cantos vivos; Usinabilidade e custos das opes de materiais disponveis; Acabamentos e outras caractersticas ligadas aos aspectos de construo, usualmente

atravs de dispositivos ou ferramentas automatizadas.

A segunda abordagem o DFA, que consiste em obter e analisar informaes sobre as

vrias alternativas de layoutde componentes ainda durante o desenvolvimento do projeto do

produto, ponderando-se caractersticas como:

Nmero total de itens, comparando com o nmero ideal de componentes que o sistemapoderia ter;

Dificuldades de manipulao dos componentes; Insero de componentes;


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Seqncia e tempo de montagem.

Para Youssef (1994), as anlises do DFM devem se basear nos conhecimentos

tecnolgicos e sociais do processo produtivo. Para os conhecimentos tecnolgicos

importante que sejam considerados os conhecimentos cientficos sobre o processamento,forma de concepo de projetos, caractersticas dos materiais, da manufatura e outros. Para

os conhecimentos sociais so necessrias as consideraes sobre a cultura organizacional,

entender os conceitos utilizados pela equipe de projeto, natureza da formao dos projetistas

e as caractersticas dos fornecedores e dos funcionrios.

Costa e Silva (2004) citam (exageradamente) que para o DFA o produto ideal possui

apenas um componente e refora o conceito de que o foco principal a reduo de

componentes. Alm da reduo da quantidade de componentes, durante as anlises de DFA

devem-se levar em considerao a obteno de ganhos atravs de outros fatores, tais como:

Transporte e movimentao de componentes; Manuteno e assistncia tcnica do conjunto no campo; Componentes multifuncionais e padronizados; Conceitos similares entre outros produtos; Resduos gerados pelo processo; Detalhes para facilitar orientao e posicionamento do componente atravs do tato; Reduo de necessidades de ajustes; Outros fatores ligados direta ou indiretamente ao processo produtivo e s outras

operaes ligadas ao produto e sua obteno, manuseios e descarte.

Ambas as abordagens visam incluir ainda no incio do processo de desenvolvimento de

produtos a reduo dos custos pela otimizao do processo produtivo, sem sacrificar a

qualidade do produto, atravs da incluso ou retirada de detalhes que objetivam a

antecipao de possveis problemas, que em muitos casos se repetem de projeto para projeto,

podendo ser reduzidos ou mesmo eliminados.

Atravs da aplicao da tcnica do DFMA, pode-se identificar como os recursos

disponveis na produo podem interferir no sucesso do projeto, buscando analisar detalhes

no produto com o objetivo final de aproveitar melhor os recursos industriais da empresa,

sempre mantendo o atendimento s necessidades dos clientes, atravs da simplificao nos

processos de fabricao e montagem e da reduo de custos. Para Gurgel (2001) o trabalho

em parceria entre engenharia de produto, fornecedores e engenharia de processo para

estudar os envolvimentos do processo antecipadamente agrega agilidade na resoluo de

problemas.

Pereira e Manke (2001) citam que freqentemente problemas com a montabilidade e

problemas com a qualidade dos componentes ou mesmo do projeto so identificados e

tratados somente durante o incio de produo ou em lotes intermedirios de engenharia.

Catapan, Forcellini e Ferreira (2004) contribuem acrescentando que nestes pontos, mudanas

so criticamente necessrias para que a fbrica possa produzir com os recursos existentes.


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Algumas vezes estas alteraes so em nmero to excessivo que pode resultar em

atrasos na liberao para o incio de produo e, conseqentemente, no lanamento do

produto, podendo at inviabiliz-lo comercialmente visto que esta uma das caractersticas

relevantes dos dias de hoje.

Completando ainda, Boothroyd, Dewhurst e Knight (1989, 2002) e Back (1983)consideram que quanto mais tarde as mudanas ocorrem, mais caras sero as suas

implementaes e, conseqentemente, piores os resultados para o projeto como um todo.

Desta forma no somente importante levar em considerao as necessidades e limites da

produo, mas tambm estas consideraes devem ser analisadas e tratadas o quanto antes

possvel dentro do ciclo de desenvolvimento de produtos. O tempo gasto a mais nas fases

iniciais do projeto pode gerar uma reduo no tempo total de desenvolvimento do produto,

outros ganhos so obtidos atravs da reduo do nmero de peas e do tempo total de

montagem. Para eles, as principais caractersticas geradas pela aplicao destas metodologias

so:

Procura obstinada pela qualidade do produto baseado no ponto de vista do cliente final; Contribuio simultnea entre os membros do time baseados nas necessidades da

empresa e dos fornecedores;

Opo por manufaturas inovadoras e modernas, porm desenvolvidas sem que haja subou sobrecargas, buscando adequar ao mximo o projeto do produto aos limites dos

recursos disponveis e vice-versa;

Entrosamento e coordenao das equipes internas e externas permitindo umdesenvolvimento do learning organization;

Clientes e fornecedores fortes financeiramente e estmulos para melhorar esta sadefinanceira e confiana recproca;

Ambiente propcio, para facilitar e estimular a criatividade individual.

Dalgleish, Jared e Swift (2000), Kim (1997) e Appleton e Garside (2000) mostram que

os produtos tm sido desenvolvidos com um excessivo nmero de peas e, invariavelmente,

com custos acima do esperado, gerados principalmente pela complexidade do processo de

produo.

Para ODriscoll (2002), os custos totais que incidem sobre um processo de

desenvolvimento de produtos so compostos por:

Custos diretamente relacionados com o projeto do produto desde o conceito at o incioda produo do produto fsico final;

Despesas relacionadas com a garantia da marca e das caractersticas tcnicas do produtofsico.

Ainda segundo o autor, estes fatores acima ocupam aproximadamente 10% do total

para cada um, e o restante so relativos aos custos de manufatura, que so aqueles

relacionados com a produo propriamente dita, conforme ilustra a figura 1. Alm disso,

especificamente estes custos da manufatura, que representam 80% do total, podem serdivididos em trs subcategorias:


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Mo de obra que podem variar de 2 a 15%; Materiais e processos para a manufatura de 50 a 80%; Despesas gerais e custos indiretos de 15 a 45%.

Figura 1 Custos totais da produo

Fonte: adaptado de ODriscoll (2002)

Como podem ser observados, os custos com projeto e garantia da marca so

aproximadamente 20% dos custos totais de um produto, porm tipicamente os outros 80%

dos custos que se referem manufatura so definidos ou esto relacionados com as decises

tomadas nas fases iniciais do projeto. Tal evidncia implica que atuaes antecipadas sobre o

projeto do produto podem influenciar diretamente sobre redues diretas nos custos da

manufatura (ODRISCOLL, 2002).

Apesar dos nmeros apresentados serem questionveis, ou mesmo no poderem ser

generalizados para todos os tipos de produtos e empresas, possvel perceber que existe uma

estreita ralao entre as decises tomadas durante as fases iniciais e as conseqncias nas

fases finais de produo. Ou seja, o que deve ser investido em termos de recursos financeiros

e de tempo para a introduo de um novo produto considerado na fase inicial do projeto

influencia diretamente sobre os custos necessrios para garantir a produo conforme o

especificado.

Existem diversos exemplos na literatura sobre ganhos com a aplicao do DFMA, entre

elas pode-se destacar a de Fabricius (1994) que obteve reduo no custo geral por Ampre emuma famlia de equipamentos para soldagem da ordem de 40%, entre outros ganhos indiretos.

Com a aplicao da tcnica, Boothroyd e Dewhurst (2005) indicam em seus relatos redues

superiores a 50% em nmero de operaes, atravs da aplicao da tcnica com o auxlio de

software, conforme demonstrados na tabela 1.


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Tabela 1 - Ganhos obtidos com a reduo de custos com a aplicao do DFMA

Parker (1995) demonstra otimizaes que chegam a at 84% sobre o tempo de

montagem dos componentes, conforme mostrado na tabela 2.

Tabela 2 Custos totais da produo de referncia

Back (1983), Bralla (1986, 1999), Boothroyd, Dewhurst e Knight (1989, 2002) e Dorf e

Kusiak (1994) disponibilizam em suas obras uma base para auxlio nas definies e

direcionamentos de projeto de produto com o objetivo de otimizar os desenvolvimentos de

produtos, sobretudo do ponto de vista da divulgao dos conhecimentos e aplicaes tcnicas.

Contudo, Back (1983) alerta que trabalhos como estes no devem ser considerados

somente como um guia para serem executados somente uma vez e esquecidos, mas sim

devem ser utilizados como referncia permanente para consultas. A idia bsica resgatar as

perguntas: Isto j foi tentado? Por qu? ou Porque fazemos isto desta forma?. um meio

de potencializar novas concepes.

Parker (1995) em seu relato sobre a utilizao do DFMA menciona que na empresa

estudada, que produzia equipamentos para respirao artificial, foram realizadas sees

especiais para anlise do novo projeto, inclusive com reunies por mais de trs dias fora da

fbrica. J para Gurgel (2001), a equipe de desenvolvimento de produtos e de processos deve

estar continuamente interagindo para que o processo de desenvolvimento perdure no

somente durante o desenvolvimento do projeto, mas tambm durante a vida til do produto,

observando os aspectos de assistncia no campo e desenvolvimento contnuo dos meios

produtivos.

Bralla (1999) em seu guia, uma coletnea de artigos e revises de material tcnicosobre cada uma das especialidades abordadas, comenta ser uma referncia para os


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interessados em aplicar tcnicas de DFMA. Cita que a inteno bsica a criao de uma

ferramenta educacional para quem deseja desenvolver habilidades nos projetistas que

permitam desenvolver produtos e componentes com a melhor condio possvel de

manufaturabilidade e com custos mnimos.

Entretanto, ningum pode esperar guardar na memria todos os aspectos tratados noslivros, como sugestes de tolerncias dimensionais, limites de processos de acabamentos

superficiais, materiais e tratamentos trmicos e outros aspectos relacionados a cada tipo de

processo produtivo. uma boa prtica consultar constantemente a literatura e os documentos

elaborados para os desenvolvimentos anteriores, onde se podem encontrar bons e maus

caminhos.

Nos processos de desenvolvimento normalmente utilizados por um grande nmero de

empresas, o projeto do produto passado das mos dos profissionais de criao para os

engenheiros de processos que iro traduzir os requisitos e necessidades da manufatura e

montagem para que possam adaptar-se s necessidades e aos requisitos do produto

apresentados. Neste sentido todos os esforos necessrios so aplicados para garantir que se

possa obter o atendimento de todos os requisitos do produto buscando investir o mnimo

possvel em equipamentos e, em alguns casos, sacrificando-se at as condies ergonmicas

da operao.

O objetivo principal da metodologia a eliminao de atitudes como as que

normalmente tm sido observadas em projetistas com pensamento do tipo Ns desenhamos,

vocs constroem, em uma abordagem de jogar por cima do muro, onde o projeto de

produto passado para outros departamentos sem nenhuma interao entre os profissionais.

2. Etapas para aplicao do DFMA

A figura 2 esquematiza os passos seguidos quando se utiliza o DFMA durante o

processo de desenvolvimento de produtos. A anlise de montabilidade e manufaturabilidade

primeiramente conduzida para a simplificao somente em nvel de estrutura do produto,

buscando avaliar, em uma anlise superficial, se o produto no possui excessos de peas,

mesmo que baseada apenas no histrico de projetos anteriores. Ento, os custos iniciais so

estimados para o projeto original e para as condies propostas, para poder ser utilizado no

auxlio de decises estratgicas. Durante este processo, os melhores materiais e processos de

fabricao dos diversos componentes so considerados e analisados, e as propostas de

alterao do produto, ainda em fase de detalhamento e prototipagem, so incentivadas e

discutidas.


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Figura 2 Passos comumente praticada em projeto usando a metodologia DFMA

Fonte: Boothroyd, Dewhurst e Knight (1989)

Daabub e Abdalla (1999) sugerem ainda uma classificao inicial do tipo de montagem

dos componentes em cinco categorias:

Manualmente montado; Manualmente montado com auxlio mecnico; Automaticamente montado usando equipamento de indexao; Automaticamente montado usando equipamento de transferncia e posicionamento

dedicado;

Automaticamente montado com sistema de transferncia e posicionamento programvel; Automaticamente montado com a aplicao de robs com dois braos.

Para os dois primeiros casos deve ser dado foco forma de manuseio dos componentes e

dificuldades de inseres, e para os outros casos o foco fica por conta das geometrias

envolvidas e como fazer o posicionamento de forma automtica, como o analisado em Coma,

Mascle e Vron (2003).

Boothroyd, Dewhurst e Knight (1989, 2002) comentam que os objetivos principais

esperados com a tcnica do DFMA so:

Promover uma ferramenta para garantir que os projetistas ou time de desenvolvimentofaam consideraes eficientes sobre a produtibilidade nas fases iniciais do projeto, o que

diminui o perigo de dar-se foco somente na funo do produto;

Guiar o projetista ou equipe na simplificao do produto e, conseqentemente, nasredues de custos, diretamente no custo da operao de montagem e na quantidade de

peas e indiretamente no custo de produtibilidade com a reduo da complexidade dos

componentes confeccionados interna ou externamente;


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Agrupar, disponibilizar e difundir as experincias que geralmente ficam mantidas com osprojetistas mais experientes, tornando o processo mais inteligente e auto-suficiente

atravs da disseminao das idias analisadas, gerando um processo de crescimento do

nvel das anlises a cada novo produto;

Estabelecer uma base de dados aplicveis em anlises posteriores de estudos de temposde montagem e fatores de custo para diversas condies de projeto de produto;

Melhorar a comunicao entre os departamentos envolvidos no processo de criao deprodutos da empresa e o lder do projeto para que as decises realizadas durante o

processo fiquem bem documentadas e disponveis para futuras consultas;

Abrir e manter o canal de comunicao entre os profissionais da manufatura e aengenharia de produto possibilitando que qualquer melhoria futura, tanto no produto

como no processo, sejam analisadas e tratadas de forma mais eficiente.

Alguns outros objetivos mais especficos do DFMA podem ser estabelecidos ou

observados para cada tipo de produto ou servio onde se deseja aplic-la. Huang e Mak

(1999), por exemplo, exploram a aplicao da tcnica atravs de softwares com o uso da rede

de computadores da internet.

3. Processo de anlise e guia para projeto

A anlise de um projeto comea identificando-se se o produto ser montado manualmente, de

forma semi-automtica, completamente automtica (por robs) ou mesmo com alguma

combinao entre eles. Esta informao est relacionada com o nvel de produo de

determinado produto e a quantidade de recursos (pessoas e equipamentos/espaos) que ser

disponibilizado para este fim. Onde se considerar em uma primeira anlise: Condies de manuseio manual ou transporte mecnico dos componentes; Forma de fornecimento (proposta inicial de embalagem) dos componentes principais; Acessos no posto de trabalho e a condio da pegada dos componentes no caso de

manuseio manual;

Forma de abastecimento e realimentao dos postos.

Mesmo em condies de montagem completamente automticas ou semi-

automticas deve ser considerada a forma de posicionamento do componente para manuseios

atravs de rob ou manipulador automtico, por exemplo, onde os critrios para orientao

dos componentes so mais crticos.

A anlise do processo de montagem manual de componentes ser dividida em duas

operaes bsicas: manuseio e inseres e fixaes. A seguir ser realizado um detalhamento

de cada um deles.

4. Manuseio de componentes

Gurgel (2001) destaca manuseio como sendo o deslocamento de materiais ou

ferramentas sem o auxlio de equipamentos e de forma manual, e movimentao como o

transporte executado com o auxlio de equipamentos como carros, paleteiras e outros.


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Este tpico ir analisar o manuseio manual de componentes que compreende os

movimentos relacionados com as operaes bsicas de apanhar, orientar e mover um ou mais

componentes em seqncias repetitivas.

Segundo Boothroyd, Dewhurst e Knight (1989, 2002), existem condies geomtricas

dos componentes que podem gerar condies melhores ou piores de manuseio. Para facilitarestas operaes, o projetista deve observar alguns detalhes para serem includos ou retirados

do produto, como os mencionados a seguir:

a) Simetricidade: sempre que possvel projetar detalhes simtricos sobre os trs planos

ortogonais do componente. Se, no entanto, no for possvel manter o componente simtrico,

deve-se ento aplicar este conceito no mximo de detalhes possveis, sobretudo sobre o eixo

imaginrio normal ao plano de insero. No exemplo da figura 3, o pino da direita possui

somente um lado chanfrado. Esta escolha pode inicialmente parecer mais barata para

construo, mas piora a condio de manuseio, uma vez que o operador ter que ter um

tempo para observar, ou mesmo que sentir pelo tato o lado correto de montagem, podendo

gerar erros de montagem e aumento de custos;

Figura 3 - Simetricidade

b) Assimetricidade: detalhes que precisam ser realmente assimtricos por necessidades

especficas do produto (como poderia ser o caso dos pinos da figura 3) devem ter esta

condio evidenciada, para que seja facilmente sentida pelo tato durante o manuseio. A

eliminao da necessidade de verificao visual e a deciso do quanto necessrio virar um

componente podem significar redues diretas no tempo da operao (vide figura 4);

Figura 4 - Assimetricidade

c) Acomodao entre as peas: providenciar detalhes nos componentes, sem que afete o

funcional do produto, para prevenir a ocorrncia de aderncia entre as paredes internas de

umas com as externas das outras durante o transporte, principalmente quando em formao


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de pilhas, gerando dificuldade e movimentos extras para a retirada de uma pea da pilha (vide

figura 5);

Figura 5 Acomodao entre as peas

d) Embaraamento: existem geometrias de componentes que tm a tendncia natural de

embaraarem-se nas outras peas quando estocadas e movimentadas, principalmente em

fornecimentos a granel, geradas por conterem pontas e aberturas como acontece com molas,

olhais e anis abertos, ou mesmo alinhadas, como no caso de juntas abertas. Evitar

caractersticas que possam permitir estes embaraamentos atravs da reduo de aberturas

ou gerando desde o incio do projeto condies favorveis para a movimentao e estocagem,

de forma a evitar o entrelaamento entre as peas (vide figura 6);

Figura 6 - Embaraamento

e) Adeso por contato de superfcie: evitar peas que possam ficar grudadas s outras, devido

planicidade e acabamentos superficiais, sobretudo em peas com necessidade de oleosidade

nas faces junto-postas com fornecimento em feixes (vide figura 7). Se possvel, criar detalhes

para facilitar a operao de separao das peas (pela reduo da dificuldade ao rompimento

da tenso superficial da camada de leo);

Figura 7 Adeso por contato de superfcie

f) Outras situaes: evitar, sempre que possvel, projetar peas escorregadias, delicadas,

flexveis, muito pequenas ou muito grandes, ou que possam oferecer perigo no manuseio,


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(vide figura 8) mesmo que seja apenas potencial, como em peas pontiagudas, detalhes ou

gumes cortantes ou que lascam facilmente. Segundo Sugai (2003), consome-se mais tempo em

operaes em que, mesmo intuitivamente, o operador acha que pode se ferir.

Figura 8 - Outras caractersticas que afetam o manuseio no DFMA

Fonte: Adaptado de Boothroyd, Dewhurst e Knight (1989)

5. Inseres e fixaes

Compreende os movimentos das operaes repetitivas de posicionar e unir um ou

mais componentes com o objetivo de criar um conjunto planejado de peas. Para facilitar a

insero de peas o projetista deve atentar para:

a) Fora de montagem

Projetar de tal forma que exista pouca ou nenhuma resistncia para insero,

provendo chanfros ou guias para insero entre as duas peas. Definir uma folga maior entre

as peas pode facilitar a montagem, porm um cuidado deve ser observado nestes casos para

que este aumento no possa gerar travamento entre as peas durante a montagem, motivado

pelo desalinhamento dos seus eixos. Um maior comprimento auxilia a evitar o desalinhamento

entre estes eixos (vide figura 9).

Figura 9 Influncia da fora de montagem de componentes


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Prever, sempre que possvel, sadas de ar no alojamento ou no eixo que pode ser

atravs de furo passante ou rebaixo para permitir uma montagem mais suave, sobretudo em

conjunto de peas com pouca folga, de modo a facilitar a insero de componentes em seus

alojamentos (vide figura 10).


Em situaes de montagem de eixos com rebaixos (ou outros corpos cilndricos ou

no) em alojamentos tambm com medidas escalonadas, providenciar para que o corpo

menor sirva de guia para o corpo maior (vide figura 11).


Providenciar para que peas com rebaixos longos sejam automaticamente localizadas

no eixo de furos pela utilizao de chanfros convite para evitar operaes posteriores de

localizao e alinhamentos (vide figura 12).


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b) Padronizao

Padronize utilizando peas, mtodos e processos comuns, entre todos os modelos e

mesmo entre as linhas de produtos para permitir o uso de volumes maiores que geralmente

resultam em reduo de custos, alm de possibilitar a utilizao de ferramentas padronizadas

e facilitar o treinamento industrial podendo gerar redues considerveis em ciclos

operacionais.

Sobretudo, possvel obter uma grande reduo em padronizao ao se utilizar

elementos de mquinas mecnicos e eltricos comuns de mercado que possam permitir

facilidades com a estocagem, abastecimentos e utilizao de ferramentas manuais.

Neste aspecto Boothroyd, Dewhurst e Knight (1989) no consideram uma questo

muito importante. necessrio observar que em algumas situaes possvel obter ganhos

maiores ainda com a utilizao de componentes/equipamentos especiais em uma abordagem

exatamente oposta ao citado neste item; necessrio verificar se no existem ganhos

indiretos com a manufaturabilidade e montabilidade.

c) Seqncia de montagem

Projetar os componentes de tal forma que a seqncia de montagem seja como em

uma pirmide sobre um eixo imaginrio de referncia que geralmente permite montagens por

cima. Esta forma geralmente facilita a centralizao automtica das peas e evita a ocorrncia

de montagens cegas (vide figura 13).

Figura 13 Seqncia de montagem em pirmideFonte: Adaptado de Boothroyd, Dewhurst e Knight (1989)


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d) Operaes adicionais de montagem

Evitar projetar sistemas que, durante a montagem de subconjuntos, seja necessrio

segurar e manter posicionada uma das peas para servir de ponto de posicionamento e

insero do outro componente ou subconjunto. Se esta operao for realmente necessria,

ento prever a incluso de algum detalhe na pea para que esta fique parada eprovisoriamente centralizada na posio at ser montada e travada definitivamente (vide

figura 14).

Figura 14 Operaes adicionais de posicionamento para montagemFonte: Adaptado de Boothroyd, Dewhurst e Knight (1989)

e) Pr-posicionamento

Projetar para que a pea seja localizada antes de ser liberada. Uma fonte potencial de

problemas na insero quando, devido s restries do projeto, a pea precisa ser solta antes

de estar posicionada dentro de uma montagem. Dentro destas circunstncias importante a

criao de detalhes para gerar confiana que a pea esteja na trajetria de montagem corretacom a repetibilidade necessria (vide figura 15).

Figura 15 Necessidade de pr-posicionamentos ao soltar o componenteFonte: Adaptado de Boothroyd, Dewhurst e Knight (1989)

f) Elementos de fixao

Existe uma quantidade considervel de opes de elementos de fixao disponveis nomercado. Sua escolha ir depender, principalmente, do tipo de aplicao, custo, acesso amontagens e desmontagens (ferramental e treinamento disponveis), fora de unio eacabamentos.

Boothroyd, Dewhurst e Knight (1989) demonstram uma seqncia com uma relativa reduo

de custos para os diferentes processos de fixao: Trava mecnica por encaixe (fixada somente com a insero mecnica);


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Dobra manual de orelha ou detalhe plstico (insero de um pino recortado em um orifciocom posterior giro ou amassamento de uma orelha);

Rebitagem, soldagem por ultrassom (necessidade de equipamentos ou ferramentas); Parafusamento, pinos, colagem (adio de componentes extras).

g) Acesso para fixadores

Evitar a disposio de elementos fixadores em faces opostas do conjunto para possibilitar a

operao de fixao com somente uma localizao do dispositivo de aperto sem a necessidade

de reposicionamentos do conjunto no dormente. Neste sentido, pode-se utilizar, por exemplo,

parafusos fixos diretamente na parede do componente rosqueado e no com porcas.

6. Outros guias gerais para projeto

Pode-se destacar alguns outros cuidados para a conduo tcnica de projetos:

Evitar conexes: se existe a necessidade de conexes (sobretudo flexveis) ento se devetentar localizar no mesmo alinhamento e at mesmo no mesmo ponto como o ilustrado na

figura 16 (a quarta figura representa a melhor situao, sem a conexo).

Figura 16 Rearranjo das conexes para melhorar a eficincia de montagem

Fonte: Adaptado de Boothroyd, Dewhurst e Knight (1989)

Projetar de tal forma que as operaes de montagem no fiquem inacessveis: a figura 17

mostra duas situaes onde, na primeira, os parafusos ficam dentro da caixa necessria,

dificultando o posicionamento destes;

Figura 17 Exemplo de conjunto com a facilitao de acesso durante a montagem


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Evitar ajustes: a figura 18 mostra o exemplo de duas peas que necessitam ser confeccionados

em diferentes materiais e fixas por dois parafusos para permitir o ajuste do comprimento total

da montagem. Se o conjunto for substitudo por uma pea nica, com o comprimento

calibrado atravs de uma nova anlise das dimenses e tolerncias, ir haver redues nos

custos de montagem e de nmero de componentes, mesmo aps ser considerado o possvel

aumento no custo de matria-prima.

Figura 18 Exemplo de conjunto sem a possibilidade de ajuste

Utilizar os princpios da cinemtica no projeto: existem situaes em que a super-restrio de

movimentos pode gerar dificuldade de montagem. O proposto aqui que a anlise da

montagem leve em considerao a quantidade mnima de pontos de restrio, somente o

suficiente para a eliminao dos graus de liberdade para permitir o seu travamento. Em geral,

a super-restrio significa maior preciso dos componentes e, conseqentemente, maior custo

para manufatura e montagem (VALENTOVIC, 2000). A figura 19 mostra um exemplo em que a

localizao de um cubo quadrado em um plano pode ser realizada facilmente com apenas trspontos.

Figura 19 Anlise cinemtica de posicionamento de um bloco

Na figura 20 foi aplicado o conceito de cinemtica entre os componentes. Mantendo-se as

funes do conjunto foi, primeiramente, eliminado um os pinos e, em uma segunda anlise,

foram eliminados os dois pinos e a arruela com o suporte.


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Figura 20 Exemplo de um conjunto com excesso de restries cinemticas e uma das

possveis solues

7. Aplicao da tcnica do DFMA

Para aplicao da tcnica, primeiramente, necessrio ter-se uma fonte de

informaes de entrada do projeto que pode ser:

Esquema inicial da montagem, atravs do qual seja possvel definir um descritivo bsicodas operaes de montagem;

Desenhos tcnicos com vistas em cortes ou com vista explodida, que traz um detalhadograu de informaes tcnicas, mas pode ser limitado com relao ao grau de visualizao

das implicaes da montabilidade; Esquema de rvore de montagem que estabelece graficamente a seqncia e as inter-

relaes de seqncia de montagem;

Outra grande fonte de entrada de informaes para as anlises de DFMA a utilizao deprottipos com dimenses e texturas o mais prximo possvel do real, que permitam uma

completa visualizao das interferncias de montagem e dificuldades de manuseios e de

abastecimentos.

A cada adio de componentes, ou necessidade de operaes especficas no conjunto

(como toro, parafusamento, aperto, etc.) adicionada uma nova linha. Os campos dascolunas da direita so preenchidos com base nas tabelas de manuseio e insero da seo

anterior com o objetivo de calcular-se o seu tempo de montagem.

Aps o clculo do tempo necessrio para realizao do manuseio e insero de cada

componente, seja pelo uso das tabelas mostradas acima ou diretamente pela metodologia

MTM, crono-anlise ou outra equivalente, faz-se ento o clculo da eficincia de montagem da

situao atual.

Com a utilizao do formulrio com os tempos, tem-se ento um mapa das operaes

com maior impacto no tempo de montagem e, desta forma, para o passo seguinte pode ser

utilizada como um direcionador no processo para criao e anlise de propostas objetivando areduo de componentes ou adio de detalhes para reduo no tempo de montagem.


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Os custos de montagem da situao inicial e de cada uma das propostas elaboradas

podem ser calculados atravs da aplicao de um fator baseado no custo de mo de obra para

ser multiplicado pelo tempo padro.

Para cada proposta deve-se preparar um novo formulrio para obteno de planilha

com os novos valores para que seja possvel a realizao de comparaes entre as propostas eo grau de impacto na reduo do tempo total, no custo e mesmo no atendimento das

necessidades dos clientes.

Sugere-se aqui outra forma de anlise da variao dos ndices. Como o sistema

baseado na comparao entre os tempos calculados para o manuseio e insero dos

componentes e o tempo terico padro de trs segundos por cada componente, pode-se

ento utilizar diretamente as metodologias de tempos pr-determinados (tais como a

utilizao de histricos de tempos cronometrados anteriormente). Esta opo poderia trazer a

possibilidade de obteno de custos muito prximos dos reais a serem praticados durante o

processo normal de produo, e nesta anlise opcional seria possvel considerar outras

operaes possivelmente necessrias como: retirada de saco plstico de proteo; condio

de reabastecimentos e outras.

Nkasu e Leung (1995) consideram as variaes normais geradas por erros humanos e

problemas com o equipamento e atravs destas observaes geram um algoritmo para o

clculo e anlise do tempo padro para montagem de um conjunto.

8. Benefcios com a implementao do DFMA

Bralla (1999) considera outros fatores importantes no projeto de um produto,

recomendando verificar e complementar os requisitos de manufatura e montagem,

considerando sempre os seguintes princpios bsicos:

Simplicidade: diminuir o nmero de componentes, geometrias menos complexas,seqncia de manufatura mais curta, etc.;

Materiais e componentes padronizados: produo em srie, gerenciamento do inventrioe facilidade de compra e estocagem;

Projeto de produto normalizado: mesmas especificaes em produtos similares; Liberar tolerncias: evitar tolerncias muito justas, que implicam em custos altos; Uso de materiais mais processveis: o melhor material aquele com o menor custo na

combinao entre material, processo de usinagem e eficincia mecnica dentro da vida

projetada para o produto; Colaborao com o pessoal de manufatura: trabalho conjunto das pessoas envolvidas no

projeto do produto e processo;

Reduzir operaes secundrias: operaes como inspeo, acabamentos, etc., podem serto caras quanto s operaes de manufatura primria;

Projeto apropriado para o nvel esperado de produo: o projeto do produto devepermitir a aplicao de processos compatveis com o nvel de produo planejado para o

produto;

Utilizar caractersticas especiais de processo: tirar vantagem das capacidades especiaisdos processos de manufatura, eliminando operaes onerosas e desnecessrias e

utilizando as capacidades internas e eliminando ociosidades;


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Evitar limitaes no processo: ampliar a possibilidade de escolha de novos processos queproduzam as caractersticas requeridas pelos clientes para que estes no sejam

empecilhos para a busca de novos mercados;

Utilizar recomendaes tcnicas do projeto nos componentes: melhorar problemastcnicos pontuais para facilitar os processos de manufatura, como: espaar

convenientemente as furaes em partes usinadas, moldadas, estampados e fundidas;

evitar quinas afiadas em processos de injeo, fundio e forjamento, e outras

recomendaes como em Back (1983), Bralla (1986, 1999), Boothroyd, Dewhurst e Knight

(1989, 2002) e Dorf e Kusiak (1994).

Devem ainda ser considerados os requisitos especficos da montabilidade (DFA). Estes

requisitos pretendem melhorar no reprojeto as operaes de montagem do produto:

Facilitando o manejo de peas (identificao, captao da pea e movimentao); Facilitando o posicionamento (orientao e alinhamento); Facilitando o armazenamento e abastecimentos, ordenando as partes a serem montadas

(para montagem automtica);

Facilitando a unio das partes (execuo da junta); Facilitando a ajustagem final das peas (tolerncias adequadas); Prevendo a segurana de posicionamento das peas de ajuste (unio que garanta

autoposicionamento);

Facilitando o controle do posicionamento ou ajuste; Prevendo a desmontagem para manuteno ou reciclagem; Minimizando o nmero global de componentes; Minimizando o uso de elementos de fixao separados; Projetando o produto com componente base (no reposicion-la durante a montagem); Utilizando seqncia de montagem eficiente e projetando componentes com

caractersticas que facilitem a captao e insero.

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Documents

[Apostila] Projeto Para Manufatura e Montagem