MÉTODOS DE DESENVOLVIMENTO DE PRODUTOS

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MÉTODOS

DE DESENVOLVIMENTO

DE PRODUTOS

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MODELOS PARA PROCESSO DE PROJETO

AVALIAÇÃO

SÍNTESE

NECESSIDADE

+ Simples

RECONHECIMENTO DA NECESSIDADE

DEFINIÇÃO DO PROBLEMA

SÍNTESE

ANÁLISE E OTIMIZAÇÃO

AVALIAÇÃO

APRESENTAÇÃO+ Detalhado

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MODELO DE PROCESSO DE PROJETO ADOTADO

ESCLARECIMENTO DE OBJETIVOS

ESTABELECIMENTO DE FUNÇÕES

FORMULAÇÃO DE REQUISITOS

MELHORIA DE DETALHES

AVALIAÇÃO DE ALTERNATIVAS

GERAÇÃO DE ALTERNATIVAS

Sub-problemas

Problema Geral

Solução Geral

Sub - soluções

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Técnicas de Projetos Técnicas de Projeto: necessidade

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TRABALHO EM EQUIPES

Técnicas de Projeto: necessidade

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ESTABELECIMENTO DE FUNÇÕES

FORMULAÇÃO DE REQUISITOS

MELHORIA DE DETALHES



Sub-problemas

Problema Geral

Solução Geral

Sub - soluções

MODELO DE PROCESSO DE PROJETO ADOTADO VDI 2221

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CLIENTE PROJETISTA

NECESSIDADE

Necessidade = vaga

Problema = mal definido

? Cliente incerto? Cliente assume que o projetista entende perfeitamente o que ele deseja;? Cliente quer dar ao projetista maior liberdade possível.

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Problema = mal definido...

Como o cliente queria...

Como proposto pelo acionista ...

Como especificado nos requisitos de projeto ...

Como projetado pelo projetista senior ...

Como fabricado pela manufatura ...

Como instalado no cliente...

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10 passo importante no projeto:

DEIXAR CLARO QUAIS SÃO OS OBJETIVOS

Objetivos devem ser consenso entre o cliente e o projetista.

MÉTODO DA ÁRVORE DE OBJETIVOS

Mostra em forma diagramática quais são e como os diferentes objetivos estão relacionados entre si por um padrão hierárquico.


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ÁRVORE DE OBJETIVOS

10 passo: Lista dos objetivos do projeto

20 passo: Lista ordenada dos objetivos (+ importantes, - importantes)

30 passo: Diagrama da árvore de objetivos (relações hierárquicas)

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Árvore de Objetivos

10 passo: LISTA DOS OBJETIVOS DO PROJETO

Objetivos Iniciais

• Breves• Vagos

• Significativos• Precisos

O que significa?

Exemplo: Máquina ferramenta (ex. furadeira) deve ser segura

O que significa ser segura ?

Pequeno risco de danos físicos ao operador Pequeno risco de erros do operador Pequeno risco de danos à peça / ferramenta Desligamento automático em sobrecarga

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Objetivos Iniciais

• Breves• Vagos

• Significativos• Precisos

O que significa?

Por que?

Se quer atingir esse

objetivo

Como?

Se pode atingir esse

objetivo

Qual(is)?

Objetivo(s)Implícito(s)

10 passo: LISTA DOS OBJETIVOS DO PROJETO


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20 passo: LISTA ORDENADA DOS OBJETIVOS

Objetivo 1 Objetivo 2

Relação meio - fim

Objetivo de nível mais baixo

Objetivo de nível mais alto

meio

Reescrever a lista de objetivos em grupos de especificação: segurança, confiabilidade etc.


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20 passo: LISTA ORDENADA DOS OBJETIVOS

Objetivo 1 Objetivo 2

Máquina Segura

Pequeno risco de danos físicos ao operador Pequeno risco de erros do operador Pequeno risco de danos à peça / ferramenta

Desligamento automático em sobrecarga


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30 passo: DIAGRAMA DA ÁRVORE DE OBJETIVOS

Membro A Membro B Membro C

Pessoas diferentes Árvore de objetivos diferentes

Árvore de objetivos: percepção pessoal da estruturação do problema


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30 passo: DIAGRAMA DA ÁRVORE DE OBJETIVOSMembro A Membro B Membro C

O resultado final da aplicação do método - Árvore de objetivos - é menos importante que a aplicação do método.

Aplicação do método: discussão, interação

Entendimento do problema


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P eq u en o r iscod e da n os físic os

a o o pera dor

P eq u en o r is cod e e rros

d o o pera dor

D e slig am en toa u tom ático

e m s ob reca rg as

P eq u en o r is cod e d a no s à pe ça

e fe r ram en ta

M áq u inad e ve se r se gu ra co

mo

porq

ue


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P e qu e n o d es g as ted a s p a rte s m óv e is

B a ixa sen sib ilida dea v ib ra çõ es

P o uco s fa to resd e ruído

B oare pe ti tiv id ade

T o le râ nc iaa s ob rec arg as

O pe ra çãoco nfiáv e l

M eca n ic am en tese gu ra

P oss ib i lid ad e b a ixad e e rro s do

o pe ra dor

A ltaS e g uran ça

P e q ue non úm ero de

co m p on e n tes

C o m p on en tesd e b a ixa

co m p le xida de

M uitosco m p on e ntes

p ad rão

P rod ução sim p lesco m p on e n tes

M on ta g ems im p les

P rod uçãoS im p les

F á c ilM an ute nç ão

T roc a rá p idad e co ne c to res

F á c il a ce ssoa o s co m p on e n tes

F á c ilM an u se io

B o as ca ra c te r íst icaso pe rac io na is

M áq u inaco n fiá ve l e

s e gu ra


Exemplo: Máquina de testes de impacto, confiável e segura


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ANÁLISE FUNCIONAL

Definição das principais funções que um produto ou sistema deve ter, sem que se especifique as configurações físicas correspondentes;

Definição do nível de detalhes do projeto (fronteiras do produto ou sistema).

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10 passo: Determinação da função global do produto em termos da conversão entrada-saída. CAIXA PRETA - o que e não como dever ser atendido.

20 passo: Divisão da função global em sub-funções expressas da mesma forma semântica: Amplificar (sinal), Contar (itens), Reduzir (volume), etc.

Entradas Saídas

FUNÇÃO

ANÁLISE FUNCIONAL

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30 passo: Desenhar um diagrama de blocos mostrando a interação entre as sub-funções.

CAIXA PRETA CAIXA TRANSPARENTE

40 passo: Determinar a fronteira do produto ou sistema

Entrada 1Saída 1Função

PrincipalEntrada 2

Sub-função 1

Sub-função 2

Sub-função 3 Sub-função 4

Entrada 1

Entrada 2

Saída 1

Análise Funcional

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Exemplo: Freio aeronáutico

FREARVfinal < Vinicial

Calor, desgasteVinicial

Entrada Função Saída

Estator Rotor

ANÁLISE FUNCIONAL

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Exemplo: Freio aeronáuticoV in

icia

l

Convencional Portal eletrônico - EB

Análise Funcional

V final <

Vin

icia

l

Acio

nar

Frei

o

Aplic

ar

pres

são

Gera

r atr

ito

desgaste

Energia mecânicaPiloto Informações operacionais

calor

Refr

iger

ar m

ater

iais

Controle

rolamento

Evita

r tr

avam

ento

Agen

dar

man

uten

ção

Monitoramentode desgaste

ABS

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Projeto de um Sistema automático de Acondicionamento de Cenouras (SAC) em embalagens para exposição em gôndolas de supermercados. O SAC recebe as cenouras sujas, com talos e em diversos tamanhos e entrega as cenouras limpas, sem talos e de mesmo tamanho acondicionadas em embalagens para serem expostas nas gôndolas.

a) Desenvolver uma árvore de objetivos a partir das seguintes necessidades do cliente: o SAC deve ser versátil e eficiente;

b) Desenvolver a estrutura funcional do SAC.

EXERCÍCIO 1SAC

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REQUISITOS DE DESEMPENHO

Necessidades: dos clientes; requisitos: do produto

Sempre que possível, um requisito de desempenho deve ser expresso em termos de quantidades mensuráveis:

Leve Peso máximo de 1 ton. Rapidamente Tempo máximo de saída Altura = 425 mm Altura na faixa de 400 a 500 mm

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Importante distinguir:

Requisito de Desempenho

Estritamente necessário

Desejável

Define os requisitos de desempenho que uma solução deve atender e não sugere qualquer componente físico que eventualmente atenda aquela especificação


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Exemplo: Robô industrial

Deve possuir 6 graus de liberdade; A carga de trabalho não inferior a 90 kg; Alcance não inferior a 3.900 mm; Repetibilidade de posição: menor que +/- 0,2 mm conforme norma ISO 9283; Nível de ruído: inferior a 80 db; Trabalhar em ambientes com até 95% de umidade; Flange para fixação de ferramentas com interface universal em milímetros; Velocidade de movimentação (X, Y, Z): igual ou maior a 1900 mm/s; O robô deverá ser preparado para ser alimentada por uma fonte AC de 380 Volts, 60 Hz.


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PRODUTONOVO

PRODUTO

variações

modificações

Criatividade = recombinação de elementos reordenação já existentes

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Exemplo:Formação de padrões geométricos com quadrados adjacentes

N0 de quadrados

N0 de formas resultantes

2 1 3 2 4 5 5 12

16 13.079.255

Método da carta (tabela) morfológica explora o fenômeno de combinações para ampliar o universo de possíveis soluções para um problema.


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10 passo: Listar as características ou funções do produto em um mesmo nível de generalidade;

20 passo: Associar para cada função os meios pelos quais ela possa ser obtida - novas ideias ou soluções já existentes;

30 passo: Desenhar uma tabela morfológica com todas as soluções possíveis;

40 passo: Identificar combinações factíveis de sub-soluções.


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CARTA MORFOLÓGICA

Empilhadeira

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CARTA MORFOLÓGICA: Empilhadeira

FUNÇÕES MEIOS

Suporte Rodas Trilhos Colchão de ar Roletes Pés

Propulsão Rodasmovidas Fluxo de ar Cabos móveis Indução linear

Potência Elétrica Gasolina Diesel Gás Vapor

Transmissão Eixos eengrenagens Correias Correntes Hidráulica Cabo flexível

Direção Rodasmóveis Fluxo de ar Trilhos

Frenagem Freios epastilhas

Aceleraçãoreversa

Elevação Pistãohidráulicos

Pinhão ecremalheira

Rosca semfim

Polias ecorrentes

Operador Sentado nafrente Sentado atrás Em pé Andando Controle

remoto

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FUNÇÕES MEIOS

Suporte Rodas Trilhos Colchão de ar Roletes Pés

Propulsão Rodasmovidas Fluxo de ar Cabos móveis Indução linear

Potência Elétrica Gasolina Diesel Gás Vapor

Transmissão Eixos eengrenagens Correias Correntes Hidráulica Cabo flexível

Direção Rodasmóveis Fluxo de ar Trilhos

Frenagem Freios epastilhas

Aceleraçãoreversa

Elevação Pistãohidráulicos

Pinhão ecremalheira

Rosca semfim

Polias ecorrentes

Operador Sentado nafrente Sentado atrás Em pé Andando Controle

remoto

CARTA MORFOLÓGICA: Empilhadeira

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TEORIYA RESHENYA IZOBRETATELSKY ZADACH

Teoria da Resolução Inventiva de ProblemasTRIZ

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Projeto de um Sistema automático de Acondicionamento de Cenouras (SAC) em embalagens para exposição em gôndolas de supermercados. O SAC recebe as cenouras sujas, com talos e em diversos tamanhos e entrega as cenouras limpas, sem talos e de mesmo tamanho acondicionadas em embalagens para serem expostas nas gôndolas.

c) Desenvolver uma carta morfológica para o SAC veículo, a partir da estrutura funcional definida anteriormente.

d) Apresentar uma figura esquemática (draft) de uma solução escolhida pela equipe.

EXERCÍCIO 2SAC

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BRAINSTORMING

Características

Atividade desenvolvida em equipe: 5 a 10 pessoas; Equipe de pessoas com diferentes formações; Estrutura da equipe deve ser não hierárquica; Deve haver uma pessoa na equipe na condição de líder.

Atribuições do líder: Formular o problema de forma não restrita nem vaga; Assegurar que as regras da técnica sejam seguidas (evitar a degeneração da sessão em bate-papo).

CARTA MORFOLÓGICA

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BRAINSTORMING

Expressar as ideias concisamente (inicialmente por escrito);

Críticas não são permitidas;

Deseja-se uma grande quantidade de ideias;

Qualquer ideia é bem vinda;

Combinar e melhorar a ideia dos outros.

Geração de Alternativas

REGRAS

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Alternativa 1

Escolha: Aleatória? Intuição? Decisão Arbitrária?

BrainstromingCartas

morfológicas Alternativa n

Alternativa 2

Método de avaliação mais racional é desejável

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Avaliação deve ser baseada nos OBJETIVOS que o produto deve satisfazer

Objetivo 1

Objetivo

2 Necessidade de atribuir pesos aos objetivos

MÉTODO DOS OBJETIVOS PONDERADOS

Pesos aos objetivos Valores de desempenho às alternativas de projeto


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10 passo: Atribuição de pesos aos objetivos Utilização da árvore de objetivos

20 passo: Atribuição de valores de desempenho às alternativas de projeto

Objetivos Parâmetros mensuráveis

Parâmetros estimados

Alta confiabilidade n0 de falhas po h/operaçãoPequeno n0 de componentes n0 de componentes Baixo consumo de combustível km / L

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10 passo: Atribuição de pesos aos objetivos Utilização da árvore de objetivos

Identificador do objetivo

Pesorelativo

Pesoabsoluto


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11.0 1.0

30.3 0.3

20.5 0.5

40.2 0.2

50.7 0.21

60.090.3

0.5 + 0.21 + 0.09 + 0.2 = 1.0

10 passo: Atribuição de pesos aos objetivosObjetivos Ponderados

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20 passo: Atribuição de valores de desempenho às alternativas de projeto

Escala de 11 pontos Significado Escala de 5

pontos Significado

0 Desconsidere 01 Indadequada2 Muito ruim 13 Ruim4 Tolerável 25 Adequada6 Satisfatória7 Boa 38 Muito boa9 Excelente 410 Perfeita

Excelente

Satisfatória

Fraca

Inadequada

Boa

Objetivos Ponderados

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Máquina confiávele segura

1.0 1.0

Operaçãoconfiável

0.4 0.4

Alta segurança

0.3 0.3

Produção simples

0.1 0.1

Boas características operacionais

0.2 0.2

Boa repetibilidade

0.7 0.28

Tolerância a sobrecargas

0.3 0.12

Mecanicamente segura

0.7 0.21

Possibilidade baixa de erros do operador

0.3 0.09

Produção simples de componentes

0.6 0.06

Montagem simples

0.4 0.04

Fácil manutenção

0.3 0.06

Fácil manuseio

0.7 0.14

Pequeno desgaste das partes

0.2 0.056

Baixa sensibilidade à vibrações

0.5 0.14

Poucos fatores de ruído

0.3 0.084

Pequeno número de componentes

0.5 0.03

Componentes de baixa complexidade

0.2 0.012

Muitos componentes padrão

0.3 0.018

Troca rápida de conectores

0.6 0.084

Fácil acesso aos componentes

0.4 0.056

0.056 + 0.14 + 0.084 + 0.12 + 0.21 + 0.09 + 0.03 + 0.012 +0.018 + 0.04 + 0.06 + 0.084 + 0.056= 1.0



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No. Peso Un. Magn. ValorValorPond. Magn. Valor

ValorPond. Magn. Valor


ValorPond.

1Pequeno desgaste

das partes 0.056 Desgaste das partes Alta 3 0.168 Baixa 6 0.336 Média 4 0.224 Baixa 6 0.336

2Baixa sensibilidade à

vibrações 0.14 Freqüência natural 1/ s 410 3 0.420 2370 7 0.980 2370 7 0.980 < 410 2 0.280

3Poucos fatores

de ruído 0.084Fatores de ruído Alta 2 0.168 Baixa 7 0.588 Baixa 6 0.504 Média 4 0.336

4Tolerância

à sobrecargas 0.12Reservade carga % 5 5 0.600 10 7 0.840 10 7 0.804 20 8 0.960

5Mecanicamente

segura 0.21Segurança

mecânica esperada Média 4 0.840 Alta 7 1.470 Alta 7 1.470 Muito alta 8 1.680

6Possibilidade baixa

de erros do operador 0.09Possibilidade

de erros do operador Alta 3 0.270 Baixa 7 0.630 Baixa 6 0.540 Média 4 0.360

7Pequeno número de componentes 0.03

Número de componentes Média 5 0.150 Média 4 0.120 Média 4 0.120 Baixa 6 0.180

8

Componentes de baixa

complexidade 0.012Complexidade

de componentes Baixa 6 0.072 Baixa 7 0.084 Média 5 0.060 Alta 3 0.036

9Muitos componentes

padrão 0.018Proporção de

componentes padrão Baixa 2 0.036 Média 6 0.108 Média 6 0.108 Alta 8 0.144

10Montagem

simples 0.04Simplicidade

de montagem Baixa 3 0.120 Média 5 0.200 Média 5 0.200 Alta 7 0.280

11Fácil

manutenção 0.06Tempo e custo de manutenção Média 4 0.240 Baixa 8 0.480 Baixa 7 0.420 Alta 3 0.180

12Troca rápida

de conectores 0.084Tempo estimado

de troca min 180 4 0.336 120 7 0.588 120 7 0.588 180 4 0.336

13Fácil acesso

aos componentes 0.056Acessibilidade

aos componentes Boa 7 0.392 Boa 7 0.392 Boa 7 0.392 Média 5 0.280

1.0 51 3.812 85 6.816 78 6.446 68 5.388

Alternativa 3 Alternativa 4Critério de avaliação Requisitos Alternativa 1 Alternativa 2



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ValorPond.

1Pequeno desgaste

das partes 0.056 Desgaste das partes Alta 3 0.168 Baixa 6 0.336


vibrações 0.14 Freqüência natural 1/ s 410 3 0.420 2370 7 0.980

3Poucos fatores

de ruído 0.084Fatores

de ruído Alta 2 0.168 Baixa 7 0.588

4Tolerância

à sobrecargas 0.12Reservade carga % 5 5 0.600 10 7 0.840

5Mecanicamente

segura 0.21Segurança

mecânica esperada Média 4 0.840 Alta 7 1.470

6Possibilidade baixa

de erros do operador 0.09Possibilidade

de erros do operador Alta 3 0.270 Baixa 7 0.630

7Pequeno número de componentes 0.03

Número de componentes Média 5 0.150 Média 4 0.120

Critério de avaliação Parâmetros Alternativa 1 Alternativa 2



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ValorPond.

1Pequeno desgaste

das partes 0.056 Desgaste das partes Alta 3 0.168 Baixa 6 0.336 Média 4 0.224 Baixa 6 0.336


vibrações 0.14 Freqüência natural 1/ s 410 3 0.420 2370 7 0.980 2370 7 0.980 < 410 2 0.280

... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

10Montagem

simples 0.04Simplicidade

de montagem Baixa 3 0.120 Média 5 0.200 Média 5 0.200 Alta 7 0.280

11Fácil

manutenção 0.06Tempo e custo de manutenção Média 4 0.240 Baixa 8 0.480 Baixa 7 0.420 Alta 3 0.180

12Troca rápida

de conectores 0.084Tempo estimado

de troca min 180 4 0.336 120 7 0.588 120 7 0.588 180 4 0.336

13Fácil acesso

aos componentes 0.056Acessibilidade

aos componentes Boa 7 0.392 Boa 7 0.392 Boa 7 0.392 Média 5 0.280

1.0 51 3.812 85 6.816 78 6.446 68 5.388

Alternativa 3 Alternativa 4Critério de avaliação Parâmetros Alternativa 1 Alternativa 2



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w1 0.056

w2 0.14

w3 0.084

w4 0.12

w5 0.21

w6 0.09

w7 0.03w8 0.012w9 0.018

w10 0.04

w11 0.06

w12 0.084w13 0.056

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Análise complementar

Alternativa 2: Wtotal= 6.82 Alternativa 3: Wtotal= 6.45



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SET BASED CONCURRENT ENGINEERING

Definir Analisar/Testar

Modificar

Processo de desenvolvimento em cima de solução escolhida

no espaço possível

Processo de desenvolvimento através da convergência de soluções e eliminação das piores (Simular / Testar, Definir e

Projetar)

(Set Based Concurrent Engineering)

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Alternativa 2: Wtotal= 6.82 Alternativa 3: Wtotal= 6.45

Método dos Objetivos Ponderados


Análise complementar

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MELHORIA DE DETALHES DO PRODUTO

Modificações:

Aumentar o valor do produto do ponto de vista do consumidor

Reduzir o custo do produto do ponto de vista do produtor

Análise do valor ( ou engenharia do valor)

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10 passo: Separar os componentes de um produto e identificar as funções de cada componente - vista explodida do produto;

20 passo: Determinar o valor das funções identificadas, do ponto de vista do consumidor;

30 passo: Determinar o custo dos componentes, incluindo a montagem.

ANÁLISE DO VALOR

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40 passo: Pesquisar formas de:

Reduzir o custo, sem reduzir o valor; Aumentar o valor, sem aumentar o custo.

Quais componentes? Alto custo; Usados em grande número; Alto custo / Alto valor; Baixo custo / Baixo valor.

50 passo: Avaliar alternativas

ANÁLISE DO VALOR

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Vista explodida

Soqu

ete

Lâm

pada

Refle

tor

Tampa e argola

Chave

BateriasMola / arruela

Tampa, arruela de pressão

vidro

Corpo

Exemplo: Lanterna

ANÁLISE DO VALOR

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Original Reprojeto

Tampa, arruela e vidro Proteger a lâmpada e refletor Médio 0.16 0.08

Refletor Projetar luz Alto 0.12 0.12Lâmpada Prover luz Alto 0.10 0.10

Soquete Segurar lâmpada, contato elétrico Baixo 0.05 0.05

Corpo da lanterna

Conter baterias, localizar partes, prover manuseio Alto 0.26 0.26

Chave Interrupção elétrica Alto 0.08 0.08Mola e arruela Pressão nas baterias Baixo 0.10

Tampa Proteger baterias Médio 0.10Argola Pendurar Baixo 0.03

Total 1.00 0.79

Custo

0.10

Componente Função Valor

Exemplo: Lanterna

ANÁLISE DO VALOR

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PROTOTIPAGEM

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PROTOTIPAGEM RÁPIDA

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SLA 500/40 Stereolithography Machine


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Processo utilizado para a construção – rápida - de modelos físicos (protótipos) a partir de modelos CAD do produto.

Variedade de tecnologias disponíveis:

Estereolitografia: 3D Systems

Sinterização seletiva a laser: DTM Co.

Modelagem por deposição de fundido: Stratasys Inc.

Modelagem por laminação: Helisys Inc.


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Prototipagem Rápida

Estereolitografia: 3D Systems

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Sinterização seletiva a laser: DTM Corp.


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Modelagem por deposição de fundido: Stratasys Inc.


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Modelagem por laminação: Helysis Inc.


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PROTOTIPAGEM RÁPIDAModelo CAD

– 3D

Slicer CPU

Controle CPU

Arquivo STL

Estereolitografia

Sinteriza-ção laser

Deposiçãofundido

Modelagemlaminação

Protótipo do produto

Cura, jateamento, desbaste

ANÁLISE

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PROTOTIPAGEM RÁPIDA: APLICAÇÕES

Desenvolvimento de produtos: recurso de visualização e análise;

Fundição: protótipos utilizados na construção de moldes (shell molding)

Medicina:

protótipos utilizados na construção de moldes para próteses;

avaliação médica pré-cirúrgicas

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PROTOTIPAGEM RÁPIDA: PROBLEMAS

Custo das máquinas: USD 60,000 a 470,000

Variedade de tecnologias: o produto define qual é a tecnologia de prototipagem mais conveniente.

Tecnologias emergentes: receio de investimento na construção de moldes

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MÉTODOS DE DESENVOLVIMENTO DE PRODUTOS