O USO DE FERRAMENTAS DE GERENCIAMENTO DA INFORMAÇÃO PARA SUPORTE AO DESENVOLVIMENTO DE PRODUTOS EM UMA EMPRESA METAL-MECÂNICA.

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1 6º CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA DE FABRICAÇÃO 6 th BRAZILIAN CONFERENCE ON MANUFACTURING ENGINEERING 11 a 15 de abril de 2011 Caxias do Sul RS - Brasil April 11 th to 15 th, 2011 Caxias do Sul RS Brazil O USO DE FERRAMENTAS DE GERENCIAMENTO DA INFORMAÇÃO PARA SUPORTE AO DESENVOLVIMENTO DE PRODUTOS EM UMA EMPRESA METAL-MECÂNICA. Fernanda Albuquerque Cunha - 1 Jarina dos Passos Silva - 1 Paulo Eustáquio de Faria 1 Eduardo Romeiro Filho 1 1 Departamento de Engenharia de Produção da UFMG - Av. Presidente Antônio Carlos, Belo Horizonte - MG Resumo: Este artigo apresenta um estudo de caso realizado em uma empresa metal-mecânica brasileira, abordando a aplicação de sistemas informatizados no apoio ao desenvolvimento de produtos. Em sua primeira parte, é realizada uma revisão da literatura acerca de temas relacionados, como desenvolvimento de produtos, a gestão de dados e do ciclo de vida do produto durante o projeto e a aplicação de sistemas PLM e PDM (Product Lifecycle Management e Product Data Management, ou Gestão do Ciclo de Vida do Produto e Gestão de Informações do Produto). No estudo de caso, são descritas as diferentes aplicações CAE/CAD na empresa, bem como algumas experiências em desenvolvimento de produto observadas. Por fim, são descritas possíveis oportunidades de melhoria dos processos de desenvolvimento de produtos na empresa a partir da aplicação de sistemas PLM e PDM. Palavras-chave: Desenvolvimento de produto; PLM; PDM; indústria metal-mecânica. 1. INTRODUÇÃO O crescente aumento da concorrência tem levado as empresas a um investimento em soluções técnicas e de gestão que possam otimizar o desenvolvimento de seus produtos, reduzindo prazos, custos e obtendo um significativo diferencial competitivo. Os sistemas de apoio ao desenvolvimento do produto, como os vários sistemas CAD/CAE (Computer Aided Design e Engineering, ou Projeto e Engenharia Auxiliados por Computador) disponíveis, são percebidos pelas organizações como pré-requisitos ao desenvolvimento, em especial para a indústria metal-mecânica, a qual usa extensivamente estas ferramentas. Além do uso destas ferramentas, a grande variedade e a complexidade de produtos desenvolvidos na indústria metal-mecânica induzem a uma preocupação maior na gestão do processo de desenvolvimento, em especial devido à utilização de métodos como a Engenharia Simultânea (Shouke, Zhuobin e Jie, 2010, Fernandes et al., 2005). Nesse contexto, os chamados sistemas PLM (Product Lifecycle Management) e PDM (Product Data Management) surgem para contribuir na organização dos dados, fornecendo-os no momento adequado e às pessoas corretas, além de servir como banco central de dados e ser usado como meio de apoio à gestão do desenvolvimento do produto (Morris et al., 2004, Weber, Werner e Deubel, 2003). Esta pesquisa parte de uma revisão bibliográfica sobre o processo de desenvolvimento do produto e suas ferramentas computacionais de apoio, sendo concluída com uma exposição dos sistemas PLM e PDM, suas aplicações e principais fornecedores. O trabalho segue com a apresentação de um estudo de caso em uma grande empresa metalmecânica, o que permitiu, ao final do estudo, inferir as dificuldades enfrentadas pela empresa no seu processo de desenvolvimento, as soluções que estão sendo implantadas e proposições para algumas das situações passíveis de melhoria. Nestes casos, o uso de sistemas CAD/CAE é bastante difundido, em especial na indústria metal-mecânica, devido às características específicas do produto fabricado. Uma situação observada é o fato das fornecedoras e das próprias empresas ainda perceberem como recente a implantação de sistemas PLM/PDM como forma de gerenciar e armazenar os dados dos produtos. Neste sentido, é importante identificar as vantagens da utilização destes sistemas na indústria automotiva como forma de melhorar a gestão do desenvolvimento de produto. A partir deste cenário, este trabalho tem como objetivo principal demonstrar, por meio de um estudo de caso realizado em uma empresa fornecedora do setor automotivo no Brasil, a necessidade e oportunidade de aplicação de sistemas PLM/PDM para gestão das informações de desenvolvimento de produtos. Busca também apresentar um estudo de caso, levantando proposições de melhoria no que se refere a algumas inadequações observadas. Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas 2011

2 2. METODOLOGIA A metodologia utilizada para esta pesquisa foi baseada nos métodos de pesquisa social, especialmente no Estudo de Caso (Yin, 2008). Além da revisão de literatura, foram realizadas visitas técnicas aos setores de Engenharia do Produto, Prototipagem Rápida e Digitalização e à Divisão de Ferramentaria. Foram também pesquisados os setores de Estampagem, Montagem e Solda, bem como realizadas visitas de reconhecimento a outros setores da empresa. Nas visitas técnicas, foram entrevistadas várias pessoas do setor de Engenharia do Produto, visando à compreensão da situação e delimitação dos aspectos relacionados ao desenvolvimento de produtos. As visitas foram conduzidas basicamente pela observação direta das atividades dos setores envolvidos, entrevistas diversas com funcionários e análise de documentos e arquivos pertinentes (todos de caráter não sigiloso). A maioria das entrevistas foi aberta e nãoestruturada, sendo desenvolvida à medida que surgiam novas informações e questionamentos. A delimitação clara do problema observado gerenciamento limitado de informações de desenvolvimento de produto surgiu através das observações e das entrevistas. Foi observado que a empresa possuía dificuldades que muitas vezes não foram relatadas pelos funcionários, sendo percebidas pelos pesquisadores por meio de análise global das entrevistas e da estrutura do setor. A realização das visitas e entrevistas de forma aberta permitiu uma visão sistêmica dos processos envolvidos e das lacunas existentes em relação à informação de projeto. A partir disto, a pesquisa ganhou um foco bem definido, tendo como escopo adquirir mais elementos sobre a gestão da informação na empresa. A fase final do estudo de caso tratou da análise de possíveis soluções para o problema baseadas na literatura consultada e na observação da situação real e de suas diversas variáveis. 3. A GESTÃO DE DADOS E DO CICLO DE VIDA DO PRODUTO A melhoria do processo de desenvolvimento de produto com a adoção da Engenharia Simultânea vem sendo um dos maiores desafios enfrentados pelas empresas. Isto significa lançar produtos no mercado em uma maior freqüência, em um menor tempo (time-to-market) e com a qualidade exigida pelos clientes. A fim de atingir esses requisitos, muitas empresas adotam métodos e técnicas da Engenharia Simultânea para tentar melhorar sua engenharia, assim como sistemas de informação. O emprego de sistemas de apoio à gestão do ciclo de vida dos produtos, conhecidos como sistemas PLM é de suma importância para organizar e agilizar o desenvolvimento de novos produtos. O PLM, de acordo com CIMDATA (2008), é guiado por três conceitos fundamentais: (1) manter a integridade do produto a definição e as informações relacionadas ao longo da vida do produto; (2) manter as informações do produto universais e seguras; e (3) garantir a gestão e manutenção dos processos empresariais utilizados para criar, gerenciar, divulgar, partilhar e utilizar a informação. As necessidades de gerenciamento de dados do produto dependem muito das características da empresa. A evolução e experiências anteriores indicam que muitos sistemas têm evoluído para satisfazer as necessidades não só de grandes empresas, mas também para as pequenas e médias empresas de todos os tipos. Esta evolução é um sinal incontestável da aceitação geral do mercado da tecnologia de gestão de dados e do (PLM), o qual possui como elementos: tecnologias e normas (por exemplo, XML - Extensible Markup Language, visualização, colaboração, e Enterprise Application Integration), informações e ferramentas de análise (por exemplo, CAD/CAE/CAM; MDA - Model-Driven Architecture; FEA - Finite Element Analysis; CASE - Computer Aided Software Engineering), funções essenciais (por exemplo, dados cofres, documentos e gestão de conteúdos, gerenciamento workflow, gestão classificação, e programa de gestão), além de integração com outros processos de negócios como o Customer Relationship Management (CRM) e Supply Chain Management (SCM) (CIMDATA, 2003) PLM e PDM A diferença principal entre PLM e PDM envolve a automação do processo de design versus a reengenharia de processos. McEleney (2006) define o PLM como uma estratégia de reengenharia de processos destinada a aproveitar os dados de design e outras tecnologias, como os sistemas de planejamento de recursos empresariais (ERP Enterprise Resource Planning), para gerenciar ciclos de vida de produtos, refazer processos e melhorar a produção, com as melhorias de produtividade vindo de toda a empresa, ao invés de virem de um único departamento ou de um processo específico. O PDM é visto como uma ferramenta que gerencia dados de design e engenharia de produtos, para automatizar o desenvolvimento dos produtos, aumentando a eficiência dentro dos processos existentes. Dentro deste conceito, o PDM pode ser entendido como parte integrante do PLM. Os sistemas PLM abrangem todas as funcionalidades dos sistemas PDM, CAD/CAE e gestão de projeto, além de ser ligado a sistemas ERP, ou seja, é um sistema integrado que gerencia as informações e o processo de desenvolvimento de produtos (Grieves, 2005). Hoje as empresas buscam suprir suas necessidades de gerenciamento de produtos iniciando a implantação de um sistema PDM. A necessidade mais urgente é usar os dados CAD 3D e as soluções PDM para melhorar o design fundamental de produtos e processos de engenharia que suportam a fabricação automatizada. Para tanto, as empresas buscam as principais funcionalidades dos sistemas PDM, como observado por Omokawa (1999): (a) cadastrar e relacionar peças e componentes, (b) localizar onde os componentes serão utilizados, (c) listar quais componentes são utilizados em cada montagem, (d) possibilitar a criação de estruturas de produtos a partir de dados cadastrados e criar estruturas alternativas para uma mesma peça, (e) gerenciar informações de montagem, (f) possibilitar o congelamento de documentos impedindo sua alteração e (g) permitir o registro de check in e check out de maneira a identificar qual usuário realizou alterações, dentre diversas outras utilidades. Pereira de Paula et al. (2007) afirmam que o PDM constitui-se como parte das funcionalidades do conceito PLM, restringindo-se às especificações de produto e processo em si. As funcionalidades dos sistemas PDM podem ser

3 divididas em gerenciamento do processo de desenvolvimento do produto e gerenciamento das informações do produto e variam conforme o fabricante. Estes se diferem em preço, abrangência de funcionalidades e arquitetura do sistema, mas a maioria utiliza os mesmos princípios para gerenciar as informações. São importantes em todas as etapas e áreas da gestão do ciclo de vida do produto. Segundo Omokawa (1999), há um conjunto de funcionalidades essenciais que caracteriza o sistema como um PDM. Elas podem ser divididas em dois grupos: funções principais e funções de apoio. As principais funcionalidades estão listadas abaixo. a) DATA Vault (cofre de dados) - controla a criação aprovação de documentos e partes do produto, segurança e acesso aos dados, relacionamento entre os dados, check in e check out. b) Workflow - automatiza os processos através da circulação roteamento e controle das funções. c) Gerenciamento da estrutura de produto - controla a lista de materiais, estrutura de partes e documentos, gerenciamento e configurações do produto. d) Classificação recuperação - sistema de identificação e classificação de documentos para busca rápida e recuperação de informações. e) Gerenciamento de projetos - funções de planejamento e controle de projetos, controle de prazos e alocação de recursos. f) Comunicação notificação - viabiliza a comunicação e notificação entre os usuários e mantém interface com sistema de . g) Transferência de dados - mecanismos de troca de dados entre usuários do sistema e entre diferentes aplicativos. h) Serviços de visualização e comentários (markup) - mecanismos de visualização rápida de imagens e informações eletrônicas sem a necessidade de executar o aplicativo de origem. i) Administração - configuração, customização, controle de usuários e administração do sistema. Na indústria, cerca de 80% das empresas ainda usa um sistema manual, baseado em papel, para controlar as modificações de engenharia. Os problemas decorrentes desta situação são muitos e afetam diretamente o desempenho do processo de desenvolvimento de produtos. Cópias de desenhos desatualizadas, circulação lenta de documentos, excesso de papel, alto índice de retrabalho e dificuldade de se obter informações dos produtos são problemas comuns na maior parte destas empresas (ROZENFELD et al., 2006; NUMA, 2008). O crescente entendimento das empresas com relação às funcionalidades dos sistemas PLM e PDM tem levado as empresas a grandes investimentos neste segmento. O PLM é percebido não apenas como um conjunto de tecnologias, mas uma abordagem estratégica empresarial em que se aplica um conjunto consistente de soluções empresariais de apoio à criação colaborativa, gestão, divulgação e utilização do produto e definição da empresa alargada para o conceito de final de vida do produto - integrando pessoas, processos, sistemas corporativos, e informações. De acordo com CIMDATA (2008), o mercado global de PLM cresceu 10,4%, alcançando US$ 20,1 bilhões em Esta forte taxa de crescimento é atribuída ao contínuo reconhecimento do valor de PLM na melhoria da business performance das empresas. Os investimentos em PLM estão previstos para continuar a sua subida ao longo do tempo, aumentando a uma taxa composta de crescimento anual de cerca de 8,5% para ultrapassar a estimativa de US$ 30 bilhões até 2011, para as ferramentas de informações, autoria e análise de aplicações e a gestão colaborativa de dados do produto. 5. ESTUDO DE CASO. Este estudo de caso foi realizado em uma grande empresa metal-mecânica brasileira, que participa dos diversos processos de desenvolvimento de produtos, muitas vezes em parceria com seus clientes. Oferece desde serviços de engenharia com suas estações de CAD/CAE/CAM, como também protótipos, desenvolvimento dos ferramentais definitivos, linhas de solda e montagem. A empresa possui unidades que são separadas fisicamente e cada uma é responsável por partes do processo produtivo ou, em alguns casos, pela fabricação de produtos diferentes. A unidade de protótipos da empresa possui vários laboratórios de alta tecnologia voltados para testes em produtos nas áreas de metalurgia, acústica, além de centros de testes de impacto e testes mecânicos. Possui também laboratório de validação de sistemas, micrografia e o centro de verificação de emissões de poluentes. A empresa realiza o projeto e construção de ferramental, dispositivos de montagem e de controle. Há equipamentos que fazem desde a elaboração de programas em CAM para as fresadoras até a usinagem 2D e 3D dos componentes do ferramental. Há também prensas para a realização de try-out dos ferramentais. A unidade é dividida em diversas células que produzem cada uma um tipo de família de ferramental. O conceito de família consiste nas etapas ou operações do ferramental. A unidade Engenharia de Desenvolvimento do Produto é responsável pelos projetos, em especial em parceria com clientes, realizando estudos de viabilidade técnica e econômica; desenvolvimento integral do produto; avaliação de montagem; modificações de produtos já existentes (como alteração de material de fabricação); atualizações de matemáticas e desenhos; análise das normas e padrões técnicos O Sistema de Desenvolvimento de Produtos da Empresa. A empresa possui know-how diferenciado no desenvolvimento de produtos. Esse cenário lhe permite condições de participar do desenvolvimento de produtos de duas maneiras: em certos casos, a empresa compartilha as etapas de desenvolvimento do produto junto à empresa cliente, realizando o desenvolvimento em parceria (ou co-design) e, em outros casos, efetua o desenvolvimento de processo de fabricação de componentes já desenvolvidos pela empresa cliente, realizando a fabricação de ferramentais para posterior venda e o fornecimento final de peças estampadas. Em geral, o desenvolvimento inicia-se com o contato junto à empresa cliente feito pelo Departamento Comercial. A proposta comercial, que é enviada ao cliente, é elaborada em conjunto com outros departamentos da empresa. Quando o

4 desenvolvimento se refere apenas à construção do ferramental, a divisão Ferramentaria auxilia o Departamento Comercial na determinação de horas necessárias ao desenvolvimento e processo de fabricação da peça. Desta maneira, é possível determinar o custo do produto e do ferramental. No desenvolvimento em co-design, é necessária a participação tanto da Engenharia de Desenvolvimento como da Ferramentaria. Isto se deve ao fato de ser necessário que a Engenharia determine as horas de desenvolvimento para definição da peça, considerando horas de desenvolvimento de projeto, simulações, testes em protótipos entre outros. A Ferramentaria deve informar as horas necessárias à fabricação de ferramental e gastos com material (assim como no desenvolvimento via matemática). Também há o setor de Custos, que, juntamente aos outros setores mencionados, realiza o cálculo do custo unitário de peça fornecida, caso a própria empresa seja responsável pelo fornecimento de peças. Após a elaboração do orçamento para o cliente e, caso as negociações de fabricação sejam acordadas, é emitida uma NNP (Notificação de Novos Produtos) e a partir deste momento o produto passa a circular na empresa tendo como base um número de referência. No desenvolvimento em co-design, a primeira etapa é a definição do produto com base nos requisitos recebidos. Após a definição do produto, que é realizada pela Engenharia de Desenvolvimento realizando simulações, testes em protótipos físicos e virtuais, inicia-se a fase de elaboração de ferramental. A Ferramentaria inicialmente realiza as simulações de definição de processo. Este processo pode ser definido como os tipos de ferramentais que serão necessários para a fabricação desta peça, como, por exemplo, operações de recorte de chapa, flangeamento ou repuxo. Uma vez determinado o processo de fabricação, é iniciado o desenvolvimento do projeto do ferramental, realizado pela Ferramentaria, e posteriormente a construção deste ferramental. Junto a este desenvolvimento, pode ocorrer a etapa de modelagem, que consiste em usinar em poliestireno expandido um modelo de algumas das peças do ferramental para que possa ser feito o processo de fundição deste componente. A partir da definição do projeto conceitual com as especificações recebidas a partir dos clientes, pode-se considerar que o desenvolvimento é uma sobreposição das fases de projeto detalhado e preparação para a produção. Nesta etapa, iniciam-se os testes de manufatura e montagem, simulações e protótipos, que se enquadram na fase projeto detalhado e, posteriormente, projeto de ferramental. Ao mesmo tempo, ocorrem os testes de simulação de processo do ferramental e definição do processo de fabricação do produto com o número e o tipo de operações de estampagem. Após a construção do ferramental, são feitos os testes em lote piloto para homologação e produção do lote O Desenvolvimento de Produtos na Empresa. A empresa estudada é prestadora de serviços de várias outras no mercado brasileiro, incluindo montadoras. Para cada uma delas, produz peças avulsas, conjuntos soldados ou sistemas completos. No desenvolvimento, atua não somente como fornecedora, mas também na participação como parceira no desenvolvimento. O grau de participação varia com o cliente e com a proposta do produto, em duas formas básicas: (1) Construção do ferramental com base em projeto já desenvolvido, em uma relação tradicional cliente-fornecedor e (2) participação no desenvolvimento da peça em co-design, considerando as especificações recebidas. O relacionamento em co-design ocorre quando há uma participação do fornecedor no processo de desenvolvimento. Nesta participação o cliente escolhe fornecedores com know-how para o desenvolvimento e passa a dividir a responsabilidade com o fornecedor, avaliando cada fase do desenvolvimento A Engenharia de Desenvolvimento de Produto. O setor Engenharia de Desenvolvimento de Produto, também chamado de Engenharia do Produto, Engenharia de Desenvolvimento ou simplesmente Engenharia, foi o principal foco da pesquisa. É o setor responsável pelo CAD e CAE da empresa e pelas parcerias de co-design com as montadoras. Seu objetivo é o produto em si e não o desenvolvimento de processo. O setor é composto por cerca de vinte funcionários entre projetistas e engenheiros. Há uma divisão em células, cada qual responsável por um produto ou família de produtos. O setor está inserido no desenvolvimento de produto na etapa conceitual, na criação e/ou validação de projetos, além de simulações antes da construção de qualquer mock-up ou protótipo físico. As atribuições do setor são: (a) desenvolvimento de novos produtos em co-design (estudos de viabilidade técnica e econômica, design de produto, projeto de montagem, projeto de componentes e projeto de materiais); (b) gestão de modificações; (c) atualização de desenhos matemáticos; (d) análise de normas técnicas e padrões e (e) simulações diversas. No início de novos projetos, após a emissão da NNP (Notificação de Novos Produtos), o projeto é transferido à Engenharia. Os projetistas e engenheiros do setor participam de workshops com representantes dos clientes, em que é feito o FMEA (Failure Mode and Effect Analysis, ou Análise do Modo e Efeito de Falha) e são apresentados à empresa fornecedora as normas e padrões da cliente a serem seguidos. A etapa seguinte é a parte de CAD. Nas situações em que não há co-design, é feita a validação do projeto enviado pelo cliente para a detecção de possíveis falhas e, então, prepara-se o desenho para as simulações subseqüentes. Já nos casos de co-design, há a geração de idéias, escolha de materiais, definição de formas e montagem de idéias para serem apresentadas. A etapa de CAE é a fase de avaliação de idéias e consiste em uma série de simulações do protótipo virtual do produto. São feitas simulações das propriedades do produto e também do processo de produção. São realizadas as simulações de estampagem, que são de responsabilidade da unidade Ferramentaria. Com os resultados das simulações virtuais, é feito um relatório com as modificações necessárias para os projetistas de CAD. Depois de aprovado no CAD, no CAE e na simulação de estampagem, o projeto segue para a prototipagem em isopor e/ou para os testes físicos.

5 5.4. As Fases do Desenvolvimento do Projeto. No desenvolvimento de produtos, a empresa segue, além das normas ISO, as normas e padrões específicos de cada cliente e também a legislação local, com maior atenção na legislação ambiental e de segurança. Caso esteja envolvida em projetos para exportação (que ocorre freqüentemente) terá que ser seguida a legislação do país de destino do produto. O desenvolvimento na empresa segue determinadas fases de acordo com as normas ISO. É elaborado um Book de desenvolvimento do projeto com todas as etapas, com a documentação pertinente e todas as informações e desenhos dos produtos. O Book é praticamente padrão para os clientes da empresa, havendo apenas pequenas alterações para o ajuste às exigências de cada um. Na maioria das vezes, as fases ocorrem de maneira simultânea, pois as etapas são interdependentes e necessitam dos resultados gerados entre si, além da necessidade de agilidade no processo de desenvolvimento e o curto prazo. As fases do Book são mostradas abaixo: a) planejamento do desenvolvimento do produto - com definição da NNP, equipe responsável e cronograma; b) geração e avaliação de conceitos - com a geração de idéias em CAD e avaliação das alternativas; c) avaliação preliminar do projeto - análise de viabilidade técnica, econômica e financeira; d) projeto de conjunto - define a estrutura do produto e materiais e todos os estudos em CAE e FMEA do produto; e) construção e testes dos protótipos - são definidos os componentes que podem ser comprados (como mangueiras, bocais e anéis de vedação no caso de sistemas para tanques de combustíveis); f) validação/saída do projeto - finalizado com a verificação do desenho e das informações de projeto. O modelo do Book de produtos assemelha-se às fases do desenvolvimento, conforme o modelo dos stage gates proposto por Rozenfeld et al. (2006). No entanto, as etapas são totalmente integradas, como a fase de melhoria de idéias e estudos de CAE. Neste caso, o CAE identifica possíveis mudanças/melhorias que poderão ser feitas no produto final e permite, no momento da geração do conceito, mudanças na estrutura do produto. Também ocorrem durante o desenvolvimento algumas simulações de factibilidade, que visam testar se o ferramental para estampar determinado produto é ou não passível de ser fabricado, ou seja, determina se é possível estampar em larga escala o produto. Os protótipos também são fabricados antes da construção do ferramental, visando testar resistência ao impacto do produto, vibração, dinâmica e testes reais de estampagem (principalmente em casos de produtos complexos). Após determinado o produto, com suas tolerâncias finais, material e dimensões, é iniciado o processo de construção e ferramental O uso das ferramentas de suporte ao desenvolvimento de produtos na engenharia de desenvolvimento. Os sistemas CAD são usados inicialmente na fase de geração de idéias. Nesta fase, a empresa utiliza parte do conhecimento adquirido em projetos anteriores e das especificações enviadas de maneira a criar possíveis soluções para atender às solicitações do cliente. Algumas vezes, podem ser solicitadas alterações ou melhorias em produtos já existentes. Neste segundo caso, é possível à Engenharia de Desenvolvimento receber o projeto do produto a ser modificado, ou mesmo a peça física que deve ser digitalizada (processo no qual o instrumento dimensional percorre o formato da peça em 3D gerando os contornos em CAD do produto). A empresa possui vários softwares CAD para suporte ao desenvolvimento, pois cada cliente utiliza um ou vários softwares específicos. Muitas vezes o cliente exige que os arquivos sejam enviados no programa padrão da empresa. Na elaboração dos projetos são feitas diversas operações paramétricas que podem ser editadas, o que facilita o trabalho de modificações e correções. Ao se fazer a troca de software (conversão), essas operações são perdidas, sendo necessário refazê-las e corrigir as imperfeições das transferências. Há uma forma de conversão dos arquivos em linguagem IGES na qual há uma pequena perda de dados e erros de transferência, que devem ser corrigidos pelos projetistas após a conversão. Após a fase de geração de idéias, o produto segue para as simulações de processos de fabricação, como estampagem. As simulações, que garantem a factibilidade para o processo de produção, são realizadas pela Engenharia da Ferramentaria e retornam com os resultados. É simulado o ciclo completo do produto e todas as operações. Estas simulações testam os locais de ruptura, encruamento ou estiramento do material, ou seja, definem se a peça e o ferramental são possíveis de serem fabricados. Estes resultados são remetidos ao CAD para alterações nos pontos de falha do produto e posteriormente podem ser refeitas simulações. O CAE é aplicado para perceber os possíveis problemas de factibilidade, identificar pontos de ruptura, estiramento, encruamento de material, testes de fadiga, testes de vibração dentre vários outros. Há um pré-processador que importa o projeto do software CAD e faz a preparação; um solver que executa os cálculos até a solução; e um pós-processador que permite visualizar o resultado por meio de gráficos. Na maioria das vezes, os estudos em CAE são feitos após uma prévia definição do produto e são fontes para possíveis alterações no projeto. As simulações em CAE e os protótipos virtuais reduzem extensamente os problemas reais nos produtos. Estes protótipos podem substituir alguns dos protótipos físicos com ganho de tempo e custo, isto porque o protótipo virtual pode prever a incidência de falhas e servir como base para testes de factibilidade do produto, testes funcionais e de adequação ao projeto e montagem, além de permitir rápidas alterações como modificações de espessura, material ou tolerâncias. São feitas simulações de movimento estático e dinâmico, como simulações de torção, tração, fadiga, vibração, pulsação, efeito de temperatura, testes de durabilidade, entre outros. Além dos protótipos virtuais são feitos protótipos físicos para alguns produtos. Os protótipos físicos são usados em testes de segurança, resistência, fadiga entre outros. São usados principalmente em produtos de alta complexidade, itens estruturais e em testes com materiais de propriedades ainda pouco conhecidas (materiais novos no mercado). Além disso, os clientes exigem protótipos anteriores ao produto final para testes de interferência e integração com os demais componentes, fabricando uma pré-série dos novos produtos e usando-os em testes de campo. Os protótipos físicos usados em testes de campo têm seus resultados comparados com os resultados virtuais de maneira a avaliar a aproximação da solução virtual, que chegam a mais de 95%, conforme citado pela equipe de Engenharia. De forma

6 geral, o uso de ferramentas CAD/CAE/CAM é intenso na empresa, como é possível ser percebido na exposição acima em relação aos meios de desenvolvimento utilizados, sendo essencial para manter a posição de fornecedora em primeiro nível e com capacidade para o co-design, como é o caso da empresa O Gerenciamento de Dados e Informações dos Projetos O processo para desenvolvimento de produtos exige grande conhecimento da equipe da Engenharia do Produto. Na empresa, as células são separadas por tipo de produto desenvolvido, além de haver na Ferramentaria uma equipe responsável por realizar as simulações de estampagem. As atribuições no interior da célula são divididas entre a equipe e há pessoas responsáveis especificamente por CAD ou CAE. Também há atividades que são fisicamente separadas da unidade, com o setor de prototipagem. No processo, é possível perceber as características da Engenharia Simultânea, como superposição das fases e equipes multifuncionais. A gestão de dados dos projetos (como simulações, arquivos em CAD que foram modificados, desenhos e outros) é feita individualmente por cada projetista. Quando há projetos extensos, como conjuntos, ou produtos complexos, há a necessidade de mais de uma pessoa trabalhar simultaneamente no mesmo projeto. Nestes casos ocorre, por exemplo, situações em que mais de um projetista executa a mesma modificação, sem o conhecimento dos demais membros da célula, o que pode gerar duplicidade na alteração de arquivos. Cada projetista possui um banco de dados próprio em sua estação de trabalho. Os arquivos são armazenados e separados por nome do cliente e os títulos dos arquivos são escolhidos pelo próprio executor. Cada estação possui os arquivos de quem a opera, os quais não são salvos em rede por motivos de segurança e confidencialidade. Existe um sistema de backup, um servidor que pode ser acessado de todas as estações máquinas e pode armazenar arquivos de projeto. Após trabalhar sobre o arquivo, o projetista pode armazená-lo no servidor que, no entanto, só é compatível com arquivos no formato do principal software CAD utilizado. Nos demais casos, os arquivos são gerenciados pelo próprio criador, o qual detém todo o conhecimento das revisões, modificações, ou alterações, gerenciando por conta própria seus arquivos. Como forma de garantir a segurança dos arquivos (pois já houve casos de perda total de discos rígidos e das informações armazenadas), foi criada uma nova estação de trabalho para ser utilizada como backup. Além disso, agora são feitas gravações em CD por cada responsável pelos projetos, após finalizado o desenvolvimento, que são guardadas no chamado arquivo morto. A forma de armazenamento de arquivos tanto na unidade central de backup quanto em CDs não segue qualquer padrão. A localização e a nomenclatura dos arquivos são definidas por quem os cria. Quanto aos desenhos definitivos de produto, estes são gerenciados por um responsável por salvar o arquivo final dos projetos, o qual contém todas as informações e normas finais. Esta última versão só pode ser alterada por esta pessoa e esta cópia do arquivo é vista somente como leitura por todos os usuários. De uma maneira geral, a gestão das etapas intermediárias do projeto é de responsabilidade do próprio projetista, sendo arquivadas por ele próprio, para casos de consultas ou mesmo como base de informação para projetos futuros. Depois de concluídas todas as etapas de projeto, o desenho definitivo é disponibilizado também à Ferramentaria, que será responsável pela construção do ferramental. 6. LIMITAÇÕES GERADAS PELA ATUAL GESTÃO DE DADOS. A atual gestão de dados foi identificada como um item com várias limitações na empresa. Isto ocorre, pois foi percebido que ainda não havia por parte da Engenharia uma preocupação com esta fase ou mesmo alguma percepção de que a atual gestão seria passível de melhoria, mesmo com os vários problemas que foram citados por empregados do setor. Houve casos em que os projetistas se desligaram da empresa, tornando virtualmente impossível a consulta a uma base de dados referente a projetos organizada especificamente por eles. Além disso, vários arquivos foram perdidos no arquivo morto. Na Engenharia, percebeu-se que o arquivamento do resultado das etapas intermediárias do desenvolvimento é limitado, uma vez que grande parte das informações está arquivada apenas na estação de trabalho do projetista responsável. Apenas as informações e desenhos oficiais (aqueles aprovados pelos clientes e prontos para a fabricação do ferramental) são arquivados no sistema de backup do setor, ao qual apenas uma pessoa tem o acesso. Essa prática foi iniciada no final de 2008, como forma de centralizar a última revisão dos desenhos e amenizar os problemas causados pela longa procura aos desenhos de projetos. Existe ainda o servidor no qual é possível armazenar os arquivos gráficos que estão sendo desenvolvidos (citado anteriormente), no entanto este não é compatível com os demais softwares utilizados pela empresa, ou com o próprio software em sua versão atual. É comum na Engenharia do Produto a utilização de discos rígidos e CD (Compact Disc) como formas de arquivo de segurança, mas estes são considerados pouco confiáveis devido à possibilidade de desgaste do CD ou perda de disco (como já ocorreu na empresa). Os projetos antigos ou os que foram interrompidos são salvos em CDs e as cópias originais apagadas do computador onde foram criadas. Com esta prática, é comum o desaparecimento de arquivos em meio ao arquivo morto, pois não há controle normalizado deste local. Caso algum cliente deseje retomar algum projeto, o tempo necessário para a busca e recuperação é normalmente longo e nem sempre os arquivos são encontrados. A perda de informações também é bem visível no atual sistema de gestão de dados da empresa. Quando um projetista sai da empresa, as informações e os projetos desenvolvidos por ele se perdem, pois não estão arquivados de forma precisa e acessível a todos. Com isso, a saída do projetista implica na perda de grande parte da experiência das simulações já realizadas, das idéias já testadas, da seqüência de correções já feitas. Essa situação é considerada recorrente por diversos entrevistados do setor. Aspectos como a nomenclatura dos arquivos também mostrou-se um ponto relevante. Cada projetista salva os arquivos de acordo com seu entendimento e necessidades. Há o padrão apenas de separar os arquivos por cliente, e não

7 há nomenclatura definida para arquivos ou qualquer indicação para os projetistas usarem, no sentido de haver uma padronização e um melhor gerenciamento de dados. Essa forma de gestão cria uma maneira individual de nomear os arquivos e cada projetista cria a partir de suas necessidades e ponto de vista. Com isso, a recuperação de projetos antigos é lenta, até mesmo se realizada pela própria pessoa que salvou o arquivo. Também não há padrão para identificar a última revisão, o que pode gerar problemas no envio para outros setores da versão correta. Foi relatado um caso em que o desenho enviado para a Ferramentaria era a versão intermediária, o que gerou o retrabalho de usinar novamente o produto (com perda de aproximadamente 400 horas de trabalho). Outra questão a ser levantada é o fluxo de informações. Os projetistas são responsáveis por enviar as informações e arquivos para os setores adiante. Foi citada por funcionários entrevistados a ocorrência de algumas situações em que um setor afirmou que liberou o projeto, mas o setor seguinte afirmou não ter recebido. Atualmente, não há como controlar esse fluxo de dados entre os setores para saber se os funcionários de fato enviaram ou não as informações, havendo a possibilidade de haver atrasos caso situações como essa ocorram. Em relação às revisões dos desenhos, as novas cópias são distribuídas para todos os setores afins, usualmente por cópias físicas ou por cópias eletrônicas que são impressas nos setores de destino. Essa substituição é lenta, pois é necessário entregar na Ferramentaria e na fábrica as cópias em papel ou enviar por meio eletrônico para todos os setores que possam estar utilizando os desenhos. Ocorre de antes mesmo de uma revisão ter sido totalmente divulgada, já haver uma nova revisão. Com essa demora, muitas vezes trabalha-se em cima de revisões antigas. Outro aspecto é relacionado a projetos mais complexos, com várias pessoas envolvidas no CAD, por exemplo, em que pode haver retrabalho, pois uma pessoa pode fazer uma alteração sem o conhecimento das demais e elas trabalharem em sentido oposto, fazendo alterações similares ou incompatíveis umas com as outras. Estes problemas e limitações foram relatados por projetistas ou detectados durante a pesquisa, a despeito da grande experiência da empresa no desenvolvimento de produtos e da ampla utilização de sistemas CAD/CAE/CAM, com a aplicação simultânea de diferentes softwares. Ficou demonstrado que a gestão das informações de projeto é o principal desafio da empresa e fonte de conflitos e erros. A seguir, serão discutidas possíveis oportunidades de melhoria e algumas sugestões para a empresa aprimorar o atual gerenciamento de informações. 7. UMA PROPOSTA PARA A MELHORIA A necessidade de disponibilizar os dados e informações dos produtos no momento certo e para as pessoas certas torna importante um gerenciamento eficaz de dados. Nesse contexto, surgiram os chamados sistemas PDM (Product Data Management). Muitas empresas visam otimizar e integrar o processo de desenvolvimento de produtos por meio da aquisição e implantação desses sistemas. Os recursos PDM permitem acelerar o desenvolvimento de produtos e garantir a precisão dos dados de produtos. Ente os benefícios gerados com a implantação do PDM, pode-se citar a redução do tempo de localização de informações, criação de um banco de dados único e eliminação de dados redundantes, redução do risco de fuga de conhecimento, maior precisão e consistência de dados, além de controle de versões e acesso seguro dos usuários. No entanto, há uma grande variedade e diversidade dos sistemas de gerenciamento de dados do produto existentes no mercado, os quais possuem uma intensa gama de funcionalidades. Atualmente, muitas empresas visam sua utilização na fase de desenvolvimento e não em todo ciclo de vida do produto. Conforme foi percebido durante a pesquisa, a empresa possui limitação no que se refere ao gerenciamento das informações referentes aos produtos desenvolvidos pela Engenharia. Como já mencionado, o sistema atual é falho, pois o arquivamento, busca e controle dos projetos é muito sensível e pouco confiável. Em vários momentos, foram citados problemas provenientes da atual gestão da informação, que se mostra ineficiente. A empresa trabalha com um grande número de clientes e possui posição de destaque no desenvolvimento de produtos no Brasil, sendo uma das poucas a possuir os requisitos necessários para a participação em projetos de co-design. Dadas estas condições, torna-se necessário cada vez mais que a empresa adote uma maneira mais eficaz para controlar os projetos e informações. A revisão de literatura indica os sistemas PDM e suas funcionalidades como uma solução adequada para a melhoria da atual gestão de dados. Na Engenharia de Desenvolvimento, o PDM poderia proporcionar uma otimização dos processos, além de torná-los mais seguros. O PDM cria uma base de dados única que poderia eliminar os problemas de duplicidade de arquivos, perda de dados, desenhos e histórico dos projetos. Este banco de dados poderia armazenar o conhecimento, evitando a prejuízo de informação. Um dos problemas percebidos foi exatamente a perda de conhecimento com o turn over de funcionários, os quais possuíam o controle dos arquivos e dados e revisões, não havendo um padrão de arquivamento dos projetos. Isto faz com que a informação se perca com a saída do funcionário. Os sistemas PDM podem eliminar a necessidade de salvar arquivos na própria estação de trabalho ou mesmo em CDs, tornando as informações mais seguras. Inclusive os projetos interrompidos podem ser mantidos, assim como as simulações em CAE, que atualmente não são arquivadas, pois ocupam muita memória. Os sistemas PDM disponíveis no mercado são compatíveis aos softwares de CAD/CAE/CAM existentes, ou seja, é possível salvar os arquivos de todos os formatos existentes. Dessa forma, o usuário pode abrir o arquivo salvo no servidor, trabalhar neste projeto e mantê-lo no servidor. Atualmente, ocorrem problemas na divulgação das revisões dos desenhos, pois a distribuição dos desenhos em papel é lenta. Já ocorreram casos em que são feitas novas revisões antes da anterior já ter sido totalmente distribuída. No PDM, os desenhos podem ser visualizados em tempo real, e os usuários teriam acesso apenas à última revisão. A visualização em meio eletrônico facilita a disseminação dos desenhos revisados. No banco de dados central, com a solução PDM, os arquivos são salvos em uma nomenclatura padrão, a ser definida durante a sua implantação. Isto poderia facilitar a busca de arquivos e a retomada de projetos antigos.

8 Nos sistemas PDM, o acesso às informações é limitado por grupos de usuários. Dessa maneira, cada perfil de usuário tem acesso a apenas determinadas informações, mantendo os arquivos seguros e sigilosos. As alterações podem ser feitas apenas por determinados usuários e duas pessoas não podem alterar um arquivo simultaneamente, o que elimina possíveis retrabalhos. Além disso, o sistema identifica quem foi responsável pela última alteração. Essa configuração é permitida pela funcionalidade check in/check out. Outra característica importante do PDM é que uma vez implantado e definido o fluxo da informação, não é necessário que os usuários enviem os arquivos (via ou papel). O próprio sistema controla a liberação de desenhos, uma vez que o fluxo já está desenhado, ou seja, quando um desenho está pronto vai automaticamente para os setores subseqüentes. Desta forma, as características do PDM se mostram adequadas e poderiam solucionar muitos problemas que foram percebidos na Engenharia do Produto. Também poderiam levar a empresa a ter um diferencial em relação aos concorrentes, colocando-a em posição de mais destaque no mercado. O PDM poderia otimizar as aprovações e introduções de novos produtos no mercado, aumentando o potencial competitivo da empresa. Provavelmente, os próprios clientes teriam uma melhor visão em relação à empresa A Proposta de Implantação de um Sistema PLM na Unidade Ferramentaria. A empresa possui uma política forte de investimentos em tecnologia de ponta. A Ferramentaria, empresa do grupo, despertou para a necessidade de um gerenciamento de dados eficiente e já iniciou a implantação de uma solução PLM (Product LifeCycle Management). De acordo com entrevistados da Ferramentaria, o software selecionado é o mais utilizado entre os clientes da empresa. A implantação do PLM, assim como de outros softwares de gestão de dados, é bastante complexa e requer um amplo trabalho de reestruturação. É um trabalho longo que precisa ser bem feito para que realmente haja frutos positivos no futuro. O fornecedor do sistema, como as outras empresas fornecedoras desse tipo de solução, acompanha e molda o produto de acordo com as necessidades do cliente. Na Ferramentaria, está ocorrendo uma reação em cadeia, pois esse tipo de software de gestão de dados vai exigindo aos poucos a atualização de toda a infra-estrutura de gestão de projeto anteriormente existente. Desde a troca de hardware, com máquinas com processamento elevado; softwares; servidores; rede e também a atualização e reciclagem das pessoas toda essa mobilização em prol da implantação do PLM. Este está sendo instalado em um servidor para acesso de todos os computadores da Ferramentaria. É uma tarefa complexa e no novo sistema não há mais tráfego entre computadores, apenas computador e servidor. Foram gastos cerca de R$ ,00 apenas em infra-estrutura de rede e cabeamento. Em relação ao hardware, essas soluções demandam uma capacidade de processamento muito elevada e para isso foram instalados 16 processadores multicore. Foi instalado um servidor central e outro de backup e, dessa forma, ganhou-se velocidade de processamento. Algumas máquinas CNC da Ferramentaria são mais antigas e não têm capacidade para suportar o tamanho dos arquivos novos, todos em 3D. Aos poucos estas máquinas terão de ser substituídas, porém sendo observada a sua vida útil. A implantação na Ferramentaria tem como previsão a duração de um ano e meio. Cerca de 60% do tempo de implantação do PLM se concentra na definição do design, dos fluxos de trabalho, determinação de entradas e saídas de dados, padrão de nomenclatura para os desenhos e arquivos, definição dos perfis de usuários, os quais possuem permissão e tipo de acesso. Essa fase já está em fase de finalização. A próxima etapa é o treinamento dos usuários que utilizarão o sistema, iniciada com um curso básico de 40 horas para todos. Posteriormente, serão feitos treinamentos mais avançados de acordo com a necessidade dos usuários. Foi também apontada a importância da aplicação de normas ISO para a implantação do PLM, pois são necessários os fluxos de informação e as entradas e saídas, já documentadas na ISO e muito úteis para a implantação do PLM. Com a implantação do PLM, espera-se reduzir os desenhos em papel, já que o projeto será visualizado em terminais disponibilizados em toda a Ferramentaria, possibilitando a visualização em 3D. Nos escritórios, isto será feito através dos próprios computadores. O sistema também possibilitará uma maior integração com os setores de modelagem e simulação virtual de usinagem, melhorando o gerenciamento da informação de uma forma ampla. Além da implantação já iniciada, há alguns estudos para desenvolvendo e criação de novas ferramentas, utilizando também o PLM. A empresa é pioneira num trabalho que busca uma forma de encadear automaticamente os cronogramas dos projetos com os desenhos e arquivos a serem trabalhados. 8. CONCLUSÃO A empresa estudada possui posição de destaque no mercado brasileiro. Para este estudo, foi analisado o processo de desenvolvimento de produtos na empresa, em especial no que se refere à gestão de informações. Percebeu-se que, para a empresa em questão, ainda há muito a ser feito visando tornar mais eficiente a gestão de dados e informações do desenvolvimento de produtos, como a criação de um sistema de arquivamento adequado, arquivamento de simulações CAE, criação de um padrão de nomenclatura de arquivos etc. Estas questões, embora pareçam marginais ao desenvolvimento de produtos, implicam em dificuldades ao longo do processo, inclusive nas fases subseqüentes, gerando impactos em fases posteriores do processo de produção (como na Ferramentaria). A pesquisa permitiu identificar as dificuldades que a gestão deficiente de informações no desenvolvimento de produtos gera e, em seguida, identificar com poderiam ser aplicadas melhorias a esta gestão. Na empresa, já há uma proposta de melhoria dos processos na Ferramentaria, que está em implantação. A mesma solução pode ser estendida à Engenharia, com algumas reestruturações necessárias para adaptar ao setor, criando assim um ambiente mais integrado e adequado para o desenvolvimento de produto, com um gerenciamento de dados eficaz.

9 Os sistemas PDM mostram-se como uma maneira eficiente de gestão de informações do produto. A forma mais ampla e integrada do PDM/PLM, no qual é avaliado todo o ciclo de vida do produto, mostra-se especialmente adequada ao caso analisado. Grande parte das empresas que utiliza estes sistemas usa essencialmente as funcionalidades de gestão de dados, pois essa necessidade é a que se mostra mais aparente. A empresa pesquisada percebeu a importância do uso destes sistemas e iniciou o processo de implantação de um sistema PLM na unidade de Ferramentaria, como meio de melhorar os processos nesta área. O sistema poderá garantir a visualização de desenhos em 3D, a integração com os setores de modelagem e simulação virtual de usinagem, além de melhorar o gerenciamento da informação de forma geral. A análise da situação da Engenharia do Produto, foco do estudo deste trabalho, indica a necessidade de aplicação de algum sistema de melhoria. Os estudos teóricos mostraram o quanto é importante uma adequada gestão de dados. Nesta área, é aparente a necessidade de mudanças e melhorias, entretanto ainda não há uma percepção por todos dos problemas gerados pela atual gestão de dados. Percebe-se que o próprio sistema que está sendo implantado na Ferramentaria poderá ser estendido à Engenharia, o que pode gerar grandes melhorias na gestão de dados do desenvolvimento. O PLM poderá contribuir na solução de grandes problemas percebidos na Engenharia, sendo uma solução interessante devido ao fato de já estar sendo implantado na Ferramentaria. Com isso, grande parte das adequações estruturais já teria sido feita e a interface do sistema já seria conhecida, o que reduziria o tempo de implantação na Engenharia, além de possibilitar integrar as áreas da empresa. A implantação do PLM e sua extensão à Engenharia de Desenvolvimento poderão gerar um diferencial competitivo para a empresa, pois poderão facilitar as relações de parceria com os clientes. Além disso, poderão levar a empresa a uma posição de destaque no mercado e se tornar uma fornecedora com estrutura excepcional e know-how mais elevado para o desenvolvimento de produtos. 9. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao CNPq pelo apoio ao projeto de pesquisa e pela bolsa de pós-doutorado oferecida a um dos autores. 10. REFERÊNCIAS. CIMDATA Global Leader in PLM Consulting. PLM. Disponível em: <http://www.cimdata.com/plm.html>. Acesso em: 25 set CIMDATA PDM to PLM: Growth of an Industry. A CIMDATA Market Report. Março de Disponível em: <http://www.cimdata.com/>. Acesso em: 3 out Dankwort, C.W., Weidlich, R., Guenther, B., Blaurock, J.E Engineers' CAx education - It's not only CAD CAD Computer Aided Design 36 (14), pp Fernandes, J. M., Romeiro Filho, E., Araki, L. A., Reis, L. 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