PDM: Gestão do Ciclo de Vida de Produtos e Equipamentos Roberto Della Penna Skynet Com Rep Inf Ltda.

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1 PDM: Gestão do Ciclo de Vida de Produtos e Equipamentos Roberto Della Penna Skynet Com Rep Inf Ltda. Esta palestra foi elaborada para simular as situações mais comuns do dia-a-dia de uma engenharia que necessita controle e gestão dos projetos desenvolvidos. Desde a concepção básica, passando por todo o ciclo de desenvolvimento, controle de versões, revisões, distribuição das informações para manufatura e consulta de dados por parte dos departamentos adjacentes. Vamos simular a criação de vários tipos de fluxos e adicionar todos os controles de segurança e acesso necessários. Para finalizar, veremos como utilizar o sistema para controlar a documentação referente a gestão da qualidade (ISO). Objetivo de aprendizado: Ao final desta palestra você terá condições de: Definir o que é um sistema PDM; Entender as partes que compõem um sistema PDM; Compreender o funcionamento e interfaces de um sistema PDM; Desenvolver classificações de documentos e aplicar fluxos (ciclos de vida) aos mesmos; Fazer pesquisas, acessar e disponibilizar os documentos; Descrever as melhores práticas para a implantação de um sistema PDM. Sobre o Palestrante: Mais de 20 anos no mercado de tecnologia da informação, com trabalhos na área de desenvolvimento de software; integração e implantação de sistemas (CAD/CAE/CAM/PDM/EDMS/ERP); consultoria na área de processos de engenharia e projetos, sistemas de qualidade, gestão integrada e ISO Gerente Técnico da Skynet Com. Rep. Inf., empresa especializada em implantação de tecnologia e integração de sistemas em departamentos de projeto e engenharias. Técnico em Elétrica, cursou a Faculdade de Engenharia Industrial (FEI) e nos últimos 15 anos tem atuado no mercado de implantação de sistemas de manufatura integrada e projeto assistido por computador. Já desenvolveu inúmeros projetos na área para empresas líderes em seus segmentos no Brasil. Área de atuação: Mercado metal mecânico, produtos ao consumidor, máquinas e ferramentas, equipamentos industriais, bens de capital e empresas de engenharia. roberto.penna@e-skynet.com.br

2 Introdução Desafios da indústria Devido à necessidade de melhoria contínua, conceito essencial no competitivo mercado global, avanços nas tecnologias de manufatura e no processo de desenvolvimento de produto, como a adoção da engenharia simultânea, vem sendo fundamentais para a maioria dos empreendimentos de manufatura. Isto significa lançar produtos no mercado com maior frequência, em menos tempo e com a qualidade exigida pelos clientes. A fim de atingir esses objetivos, muitas empresas adotam métodos, técnicas, sistemas de informação, processos, adquirem máquinas e equipamentos, entre outros. Porém na maioria das vezes, ao programar todos estes recursos, enfrentam dificuldade de implantação. Isto se deve a necessidade de gerenciamento das informações criadas e as atividades a serem realizadas de maneira organizada e sequencial. Ainda hoje, grande parte das empresas de manufatura ainda utiliza o papel como meio para controlar suas informações e processos. Os problemas decorrentes desta situação são muitos e afetam diretamente o desempenho do processo de desenvolvimento de produtos/equipamentos. Cópias de desenhos desatualizadas, lentidão na circulação de informações, excesso de papel, alto índice de retrabalho, dificuldade de se obter informações sobre os produtos são problemas comuns na maior parte destas empresas. A grande maioria das informações criadas em um empreendimento de manufatura é de origem digital, ou seja, são desenvolvidas por algum software e armazenas em pastas no formato de arquivos eletrônicos. Estas informações contem o projeto e descrevem a estrutura dos produtos manufaturados, bem como seus processos e matérias primas. Existe uma grande ironia nestes fatos, pois se a maioria das informações é desenvolvida em meio digital e distribuídas em papel, podemos comprometer os ganhos conseguidos com a informatização digital durante esta mudança de meio. Outro fato relevante é a criação de relatórios em um sistema para a inclusão das mesmas informações em outro, por intermédio de cópia ou redigitação. Para organizar, gerenciar e distribuir as informações de projeto e manufatura referentes a um determinado produto devemos considerar a utilização de um sistema de PDM (Product Data Management). De modo mais geral, os sistemas PDM podem ser definidos como uma tecnologia de software que gerencia todas as informações e processos relativos ao ciclo de vida de um produto, visando explorar ao máximo os benefícios da engenharia simultânea. Ao desenvolver um produto, é fundamental que as informações sobre o projeto estejam facilmente acessíveis a todos os 2

3 departamentos envolvidos. Através dos sistemas de PDM é possível gerenciar todos os dados do projeto, controlar revisões de arquivos, evitar erros, economizar tempo e aperfeiçoar a colaboração entre todos os atores participantes do processo de manufatura. Capital Humano O objetivo da nossa apresentação não é o capital humano, mas sem ele é impossível atingir a maturidade nos processos ou implantar tecnologia de maneira adequada. Como orientação, é fundamental verificar se existe disponibilidade de profissionais capacitados e com experiência, tanto na área de atuação do empreendimento de manufatura, quanto na utilização de tecnologias e ferramentas de gestão e qualidade. Caso estes recursos não existam, a contratação de mão de obra mais qualificada ou o treinamento do pessoal existente é necessário. Metas e Processos Toda organização vencedora possui metas e processos claros e bem definidos. Como toda estratégia, ela deve ser uma base para as ações da direção da empresa, mas somente terá o efeito desejado se for permeada por toda estrutura operacional. As iniciativas estratégicas de manufatura devem estar alinhadas com as metas de médio e longo prazo da organização para serem objetivas e efetivas. O mapeamento dos processos envolvidos no ciclo de manufatura de um produto é a base do entendimento de como o mesmo é concebido. A análise do fluxo, sequência de atividades, ciclos de duração, pessoal envolvido, dados e informações referentes ao produto, relações e interdependências entre as etapas e departamentos que interagem, forma o processo como um todo. Um processo enxuto, bem definido, objetivo e que atinja as expectativas do seu cliente é o que todo empreendimento de manufatura busca alcançar. Tipo & Abrangência Tecnológica Utilizada Conceitos Protótipo Digital Durante muitos anos a utilização de sistemas CAD 2D foi de grande ajuda aos departamentos de projeto e engenharias. A migração das pranchetas para este tipo de tecnologia aumentou muito a produtividade na criação de desenhos, mas pouco ajudou no desenvolvimento dos projetos. O desenvolvimento e a popularização dos softwares CAD 3D trouxe uma nova era para o projeto em ambiente digital. Com este tipo de ferramenta, finalmente foi possível conceber o conceito e desenvolver o produto em um ambiente único, fazendo com que o computador fizesse a parte mais desgastante: a documentação do projeto. Agora, vivenciamos uma nova e inovadora geração de softwares, capazes de ir mais além. Não somente podemos desenvolver em 3D, mas também conseguimos conceber, projetar, validar e distribuir nossos dados em ambiente digital. Mas quantos empreendimentos de manufatura já operam com este tipo de recurso tecnológico? O mais comum ainda são empresas que modelam em 3D, não utilizando as ferramentas computacionais de maneira mais abrangente! Um bom exemplo são indústrias que criam o design dos seus produtos manualmente ou em sistemas bidimensionais, com tecnologia raster (método de criação digital baseada na edição de pixels) ou vector (método de criação digital baseada na edição de vetores). A passagem destas informações para o time de projetos não é acumulativa, ou seja, a base de dados e o formato utilizado não servem como ponto de partida para o projeto do produto. Neste caso, existe um retrabalho que retarda o ciclo de desenvolvimento e compromete a qualidade, os prazos e o custo final do produto. Na maioria dos casos, o sucesso parcial ou o insucesso na adoção destas tecnologias esta vinculado ao modelo utilizado na sua implantação. A visão dos departamentos como processos independentes, sendo 3

4 interligados somente pelo resultado dos seus trabalhos é equivocado. A idéia é ter como base a adoção de uma tecnologia que permeie todos os departamentos e sirva de meio para uma comunicação mais direta e precisa entre os mesmos. O conceito de Protótipo Digital tem como espinha dorsal a utilização maciça da tecnologia 3D no processo de desenvolvimento e manufatura dos produtos, de modo contínuo e acumulativo. O objetivo é a reutilização máxima das informações geradas na cadeia de desenvolvimento do produto. Uma das premissas é a substituição dos sistemas CAD 2D por sistemas 3D e a centralização de todas as informações referentes ao projeto no modelo 3D, denominado Protótipo Digital. Com isto, criamos um ou mais modelos que carregam todas as informações e características do projeto, bem como as informações necessárias para a sua manufatura. Os responsáveis pelo conceito inicial do produto devem utilizar um sistema que permite a captura da intenção do design, de maneira interativa e fácil de ser manipulada. Seu objetivo é experimentar o máximo de opções possíveis, reutilizando geometrias já desenvolvidas ou modificando rapidamente as criadas recentemente. A utilização desta tecnologia permite um maior estudo das possibilidades de design e funcionalidades do produto a ser desenvolvido, propiciando uma maior variedade de soluções. Normalmente são criados alguns protótipos iniciais nesta fase, que se executada digitalmente, minimiza a necessidade de criação física do protótipo. Isto reduz em muito o ciclo de desenvolvimento do produto e o seu custo inicial. Durante esta fase, a participação do pessoal da engenharia é fundamental, para a orientação em relação a funcionalidade do produto e sua manufaturabilidade. Para estes casos, os sistemas CAD utilizados nos dois departamentos devem ser altamente integrados, evitando a perda de informações por incompatibilidade ou conversões de formatos A próxima etapa de desenvolvimento, normalmente consiste na transformação do design inicial em um produto funcional. Nesta fase, normalmente é necessário se fazer várias pequenas alterações de design, para atender os requisitos de processo para manufatura do produto. Para uma total integração entre as etapas de desenvolvimento, a utilização de uma base única de informação é essencial. O Protótipo Digital deve ser utilizado para integrar as várias disciplinas que compõem o projeto do produto, facilitando o seu desenvolvimento. É de extrema importância que os engenheiros envolvidos no processo tenham acesso a esta tecnologia, fazendo o seu uso direto no dia a dia, sem transferir esta tarefa aos projetistas. A utilização de sistemas CAE para a análise do Protótipo Digital é fundamental, para um completo entendimento do seu comportamento e para validação das especificações de projeto. Conceitos - ERP Os primeiros passos no processo de informatização dos empreendimentos de manufatura costumam ser os relacionados ao pedido, financeiro, contábil, fluxo de caixa, entre outros. Comumente a implantação de soluções é departamental e segmentada. Há alguns anos, o custo de uma solução integrada era altíssimo, mas agora existem sistemas bastante robustos a preços acessíveis. Portanto, as corporações 4

5 estão começando a integrar seus departamentos por intermédio de sistemas ERP (Entreprise Resource Planning Planejamento de Recursos do Empreendimento). Quando um empreendimento de manufatura implanta uma solução ERP, deve ter em mente que o coração da empresa é o seu departamento de projetos, engenharia e/ou fábrica. Infelizmente é muito comum as empresas de consultoria que fazem este trabalho de implantação iniciarem as atividades de configuração do sistema pela parte financeira, contábil e/ou fiscal. Esta metodologia pode levar a um grande problema, principalmente se a indústria for desenvolver, projetar e manufaturar os seus produtos. A primeira ação normalmente é o cadastro dos produtos no sistema, que pode ser feito de várias maneiras. Normalmente, devido ao cronograma apertado e a necessidade de se colocar o sistema no ar o quanto antes, este cadastro é negligenciado, prejudicando sua qualidade e topologia. Para uma adequada implantação de um sistema ERP em um empreendimento de manufatura, devemos mapear todos os processo que envolvem a especificação, desenvolvimento e manufatura dos seus produtos e entender as metas, estratégias e objetivos da mesma. A implantação do ERP trata do negócio, não da tecnologia envolvida em sua implementação! Conceitos - PDM O sistema PDM desempenha uma função de integrador dentro da empresa. O sistema PDM deve ser capaz de se integrar a outros sistemas tanto para receber como para fornecer informações. De um lado estão os sistemas de engenharia (CAD/CAE/Office) que geram as informações dos produtos e de outro os sistemas de produção e gestão (CAM/CIM/ERP/MRP) que utilizam estas informações para finalizar o ciclo (desenvolvimento, projeto, vendas, produção e entrega). As principais características e funcionalidades de um PDM são: cofre de dado (vault), que consiste em controlar o acesso aos dados e garantir segurança; gerenciamento do fluxo de trabalho ou workflow; gerenciamento da estrutura de produto, que consiste em gerenciar as relações entre as partes de um produto; identificação e classificação de itens; gerenciamento de projetos; visualização dos arquivos para distribuição dos mesmos para todos os departamentos da empresa; controle de versões e revisões dos itens da estrutura de produtos; entre outros. Os sistemas PDM devem ter conectores ou plug-ins para se 5

6 comunicar com os principais softwares de CAD do mercado, bem como as aplicações comumente utilizadas em ambientes de engenharia e produção (Microsoft Office, Adobe PDF, Imagens, etc..). O funcionamento básico de um sistema PDM consiste em armazenar as informações de produto, tais como, desenhos de engenharia, especificações e documentos em geral, em um cofre de dados (vault), e utilizar uma base de dados paralela para organizar e controlar estas informações. Esta base de dados é usualmente chamada de metabase, por conter dados sobre dados. Pré-requisitos Definição de um grupo de profissionais motivados, capacitados, com conhecimento e experiência no produto desenvolvido pelo empreendimento de manufatura. É recomendada a criação de um projeto com escopo bem definido, objetivos e metas a serem alcançado, prazo de execução e custos conhecidos. A participação e comprometimento da diretoria e gerência são fundamentais para a criação e acompanhamento do projeto. Mapeamento do fluxo de informações e dos processos envolvidos no desenvolvimento do produto, bem como o sistema de codificação utilizado, a estrutura base, topologia e regras de configuração. Infraestrutura de rede rápida e estável, servidores e estações de trabalho bem dimensionadas e configuradas e estrutura de armazenamento e softwares de backup adequados. Para um controle maior e uma integração mais adequada entre sistemas MCAD e PDM é desejável e aconselhável a utilização de tecnologia CAD 3D, preferencialmente um ambiente que utilize a Prototipagem Digital como metodologia de desenvolvimento de produto. O sistema PDM deve estar instalado e configurado, os documentos devem ser inseridos no sistema e no caso de utilização de um software MCAD 3D (Protótipo Digital), é recomendável ter acesso as estruturas dos produtos através do sistema PDM. Objetivos e Pontos Chave A implantação de um sistema PDM é apenas um dos objetivos e pontos chaves que devem ser abordados durante o planejamento de um projeto com este tipo de perfil. Na verdade, a implantação somente ocorre de maneira adequada se outros pontos chaves forem objetivados e alcançados anteriormente. Podemos citar alguns pontos chaves que devem ser alcançados entes da implantação de um sistema PDM: Desenvolvimento de fluxos de trabalho e procedimentos que abranjam todas as etapas e processos dos produtos manufaturados; Criação de padrões de estruturas e metodologias de trabalho para os produtos desenvolvidos; Definição da metodologia de codificação e topologia dos produtos; Metodologia de cadastro de produtos e itens de maneira adequada no ERP; Levantamento abrangente e criação de um sistema de tipificação e classificação dos documentos envolvidos no processo de manufatura; Validação funcional e estrutural dos produtos (se necessário); Geração de listas de materiais automatizadas, obtidas a partir do protótipo digital; 6

7 Criação de ferramentais e dispositivos vinculados aos produtos (se necessário); Mapeamento dos pontos de controle e evidencias necessários para o controle de qualidade do produto desenvolvido. Fatores Críticos A implantação deste tipo de projeto é bastante complexa, dependendo do nível de maturidade dos processos da empresa, pode ser quase crítica. Devemos tomar como fatores críticos: People-Ware: Comprometimento; Sensibilidade a mudanças; Pressão para execução; Habilidades necessárias; Capacitação; Prazos; Infraestrutura: Estações de trabalho e servidores configurados; Rede bem dimensionada; Sistema MCAD e ERP implantado e adequado as aos fluxos e processos; Criação do Protótipo Digital; Mapeamento: Processos e fluxos definidos; Procedimentos e instruções de trabalho desenvolvidas; Estrutura de produto, codificação, topologia e tipologia dos itens e conjuntos definidos; Gestão do Ciclo de Vida de Produtos e Equipamentos CICLO DE VIDA DO PRODUTO O ciclo de vida de um produto abrange todos os processos que compõem o desenvolvimento do mesmo, desde sua idealização até sua obsolescência, passando pelas etapas de definição, projeto, desenvolvimento de ferramentais e dispositivos, produção, expedição e distribuição. Ao longo desse processo, várias informações são criadas e modificadas, para permitir que o produto seja produzido de maneira adequada e chegue às mãos dos clientes com qualidade e rapidez. Analisando o encadeamento de informações no ciclo de vida do produto é possível visualizar as várias etapas que compõem a sua produção. A utilização de um sistema de PDM permite o mapeamento e acompanhamento de todos os documentos que compõem o desenvolvimento e manufatura dos produtos, armazenando, versionando, revisando e documentando todas as ações feitas nos mesmos. Desta maneira, podemos dizer que o sistema PDM reproduz digitalmente o ciclo de vida de um produto. O sistema PDM controla todos os registros e documentos envolvidos na manufatura de um produto, normalmente esperamos que a sua utilização resulte em: Redução do time-to-market ; Melhoria da qualidade; Redução de custo. 7

8 O conceito básico aplicado à prática do dia-a-dia de um sistema de PDM é bastante simples. Baseia-se na utilização de um software CAD (recomenda-se fortemente um software 3D baseado em sólidos) que possui alto índice de integração com o sistema de PDM como origem da estrutura de produto/equipamento que vai ser gerenciada. Todos os itens que compõem o produto/equipamento vão ser codificados e estruturados seguindo uma regra previamente estabelecida pela empresa. Durante a fase de desenvolvimento do produto/equipamento o sistema de PDM codifica, cadastra e controla todas as informações de engenharia, bem como todos os meta-dados (materiais, prazos, dados do cliente, definições de fornecedores e processos, etc..) necessários para a sua manufatura e os documentos (normas, fichas técnicas, especificações, atas de reunião, etc..) que complementam os dados de projeto. O PDM também controla a liberação dos documentos da engenharia para que outros departamentos (compras, processo, almoxarifado, etc..) interajam no processo e cumpram as suas funções tendo a certeza das informações recebidas. As informações que um sistema PDM deve fazer a gestão são normalmente: Desenhos CAD 2D; Protótipos Digitais (3D); Imagens (desenhos digitalizados, fotos); Configurações de produtos; Especificações; Modelos de Elementos Finitos e resultados (FEM/FEA); Processos de Fabricação (CAPP); Programas CNC (CAM); Programação de produção (MRP); Anotações eletrônicas (atas de reuniões, revisões, etc); Documentos pertinentes a gestão da qualidade (ISO); Outros 8

9 Os conceitos e aplicações de um sistema PDM são simples, mas requerem muito esforço de implantação. O primeiro passo é a criação de um part number,que é um número identificador único de cada item que compõe o produto/equipamento. O passo seguinte é a criação das estruturas de produtos e a classificação de todos os fluxos de aprovações. Mapear os processos que envolvem o projeto e manufatura dos produtos/equipamentos é também fundamental para a implantação, pois o sistema PDM vai ser o responsável por armazenar e interligar todas estas informações. A comunicação entre o sistema de PDM e o ERP (Enterprise Resource Planning) da empresa é fundamental para uma total integração na cadeia de eventos que tem que ser seguida para a manufatura do produto/equipamento. A estrutura do produto/equipamento bem como a lista de materiais e vários meta-dados devem ser inseridos no sistema de ERP para que tudo funcione de maneira adequada. A partir da liberação da engenharia, os arquivos de dados que compõem o produto/equipamento são liberados no PDM e a estrutura de produto deve ser inserida diretamente no ERP. Assim todas as informações necessárias para a manufatura do produto/equipamento vão estar disponíveis e coerentes. Um exemplo que resume bem a importância da integração entre o PDM e o ERP é a possibilidade de rodar um MRP (Material Requirement Planning) tendo como base as informações cadastradas no ERP e ganhar em tempo e qualidade. A partir deste momento, todas as alterações feitas no produto/equipamento são monitoradas e acompanhadas pelo sistema PDM que é o fiel depositário de todos os arquivos de dados deste projeto. Sistemas PDM que possuem recursos para controlar o processo de alterações de engenharia (ECO Engineering Change Process) e o controle de informações dos processos de fabricação são fundamentais para empreendimentos de manufatura. A utilização do PDM para a gestão dos documentos, registros e evidencias do sistema de qualidade é opcional, mas fundamental para a maturidade geral do processo de desenvolvimento e controle dos produtos. O vínculo entre os Protótipos Digitais, os documentos técnicos de detalhamento, ferramentais e dispositivos, códigos CNC e controles de produção, com revisão e distribuição dos documentos assegurada, faz com que seja possível mapear as possíveis evidências e registros da ISO, tornando todo o sistema muito mais consistente. Qualquer tipo de informação necessária ao ciclo de vida do projeto do produto e sua fabricação, o PDM gerencia, tornando acessível a todos os envolvidos os dados e correções que se fizerem necessários. O PDM não gerencia apenas o ciclo de vida do projeto do produto, podendo atuar na concepção, no detalhamento, na prototipagem e testes, fabricação ou onde se fizer necessário. 9

10 Referências BOURKE, R.W. Product Information Management. (15 Mai.), GASCOIGNE, B. PDM: The Essesntial Technology for Concurrent Engeneering. World Class Design to Manufacture, v. 2, n. 1, p , 1995 CIMDATA. Product Data Management: The Definition. /folder/, SWANTON, B. Are PDM/EDM Systems Really Controlling Product Data? The Report on Manufcturing, May, p.3-17, David J. Wilson, Open Archive System MILLER, E. PDM/ERP Report: Integrating PDM and ERP. pdmerp.html (11 Mar.), 1999 Análise das Abordagens de Integração entre Sistemas PDM e ERP Eduardo de Senzi Zancul, Vander Guerrero Henrique Rozenfeld : Núcleo de Manufatura Avançada USP / Cristiano Bevitori M. de Oliveira: SAP do Brasil 10