TENDÊNCIA DO DESENVOLVIMENTO DE PRODUTO NA INDÚSTRIA AUTOMOBILÍSTICA

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1 TENDÊNCIA DO DESENVOLVIMENTO DE PRODUTO NA INDÚSTRIA AUTOMOBILÍSTICA Prof. Dr.-Ing. Klaus Schützer Laboratório de Sistemas Computacionais para Projeto e Manufatura, UNIMEP Rod. Santa Bárbara d Oeste - Iracemápolis, Km 01 Santa Bárbara d Oeste São Paulo Engª. Nara Lucia de Souza Laboratório de Sistemas Computacionais para Projeto e Manufatura, UNIMEP Rod. Santa Bárbara d Oeste - Iracemápolis, Km 01 Santa Bárbara d Oeste São Paulo Abstract The article deals with the present trend of the automotive industry to increase its integration to the suppliers for the development of new products. Some of the difficulties faced by the suppiers to adjust to this integration are presented. As well as the existing CAD/CAM product data transfer methods and the need for a standadization of these methods. The importance of this standardization to real integration is stressed, besides the advantages of this integration. Keywords: suppliers, integration of CAD/CAM and digital mockup Palavras-chaves : fornecedores, integração de CAD/CAM e digital mockup 1. Introdução A forte concorrência mundial que as industrias automobilística vem sofrendo têm como conseqüência, o fato de que as novas tendências substituirão num futuro próximo as antigas estruturas na área do processo de desenvolvimento de produtos [1]. O desenvolvimento de produto ocorre cada vez mais de forma simultânea e distribuída geograficamente [2]. O sucesso de uma industria automobilística está intimamente associado a sua capacidade de introduzir novos produtos no mercado. Um produto será tão mais competitivo quanto maior for o seu diferencial com relação aos seus concorrentes no que diz respeito ao atendimento das necessidades do consumidor, qualidade e preço. Outra vantagem competitiva é a capacidade da empresa de não somente produzir produtos cada vez melhores, mas também reduzir significamente o seu tempo de desenvolvimento, pois quanto menor o ciclo de desenvolvimento maior será a freqüência com que novos produtos podem ser introduzidos no mercado [3]. Diante deste desafio é que surgiu a necessidade da Engenharia Simultânea (ES). A ES pode ser definida como uma abordagem sistemática para integrar o desenvolvimento do produto, enfatizando a resposta às expectativas do cliente e que incorpora valores de times, tais como cooperação, confiança e compartilhamento, de forma tal que a tomada de decisão procede com intervalos grandes de trabalho paralelos por todas as perspectivas do ciclo de desenvolvimento de produtos, desde o início do processo, sincronizados por trocas comparativas breves, para produzir consenso [3]. 1

2 Para este desenvolvimento de produtos de forma simultânea e integrada é necessário assegurar a capacidade de comunicação informatizada entre diversos parceiros e fornecedores. Neste sentido a indústria automobilística cada vez mais vêm buscando a integração total com os seus fornecedores, durante o desenvolvimento de produtos. Trabalhar em conjunto no desenvolvimento de componentes e de novos produtos, permite que ambos os lados se beneficiem do conhecimento detalhado do produto e de sua manufatura. Obtendo desta forma, aumento da qualidade, aumento da produtividade, rapidez na introdução de novos produtos e projeto e manufatura realizáveis em tempo real. 2. Desafio Para o real sucesso da ES, é importante assegurar a capacidade de comunicação entre os diversos parceiros participantes e fornecedores [3]. É necessário a existência de um gerenciamento de dados de engenharia. Hoje algumas empresas já possuem um sistema Engineering Data Management (EDM) que oferece uma plataforma de integração de todas as pessoas participantes do processo de desenvolvimento, mas não contribuem diretamente para que este trabalho conjunto possa ser coordenado, isto é, processado de forma objetiva, efetiva e eficiente [2]. Na Daimler-Benz, na Alemanha, existe um projeto que têm o objetivo de desenvolver o diagnóstico distribuído do produto, o digital mockup (DMU), para que todo o trabalho possa ser coordenado, contribuindo para aprimorar continuamente os futuros processos de desenvolvimento [4]. A introdução do DMU permite que todas as informações e funções relativas a um determinado produto possam ser apresentados como modelo virtual de computador. Podendo o produto todo ser testado antes que qualquer peça tenha sido fabricada, se ocorrerem falhas nas peças, estas já poderão ser identificadas e corrigidas no computador pelos projetistas, já no estágio inicial do desenvolvimento do produto. Muitos desses projetistas encontram-se distribuídos pelos fornecedores, daí a importância da integração total entre sistemas com os seus fornecedores. O grande problema que ocorre para esta integração total entre clientes e fornecedores é que são várias as montadoras, cada uma delas com suas exigências e os seus fornecedores são praticamente os mesmos. Estes fornecedores procuram atender aos seus clientes, pois dependem economicamente deles e como atender as necessidades de cada montadora, este é um dos problemas que os fornecedores enfrentam. Para a integração total entre as montadoras e os seus fornecedores no desenvolvimento de produto é necessário que estes possuam sistemas CAD/CAM compatíveis, para facilitar a comunicação entre eles. No desenvolvimento de produto, as montadoras trabalham com sistemas CAD diferentes e exigem que seus fornecedores trabalhem dentro do mesmo sistema, afim de facilitar, agilizar a comunicação e a transferência de projetos. Mas para os fornecedores fica difícil trabalhar com os mesmos sistemas CAD/CAM de seus clientes, pois seus clientes são diversos e seus sistemas também. A figura 1 apresenta os diferentes sistemas CAD utilizados pelas industrias automobilísticas e o desafio que um fornecedor enfrenta para trocar dados eficientes com as mesmas. Portanto, um único fornecedor, fabricante de autopeças, para atender as quatro industrias automobilísticas teria de possuir três sistemas diferentes de CAD para trocar informações de projetos com esses clientes, os sistemas seriam: o CATIA, Unigraphics e I- DEAS. Diante deste fato, os fornecedores são obrigados a recorrer a transferência de dados padrões disponíveis no mercado. Entretanto, a utilização destes modos de transferências normalizados, geram a perda de dados do projeto, o que causam retrabalhos e atrasos nos projetos. 2

3 A transferência de dados de projetos de CAD/CAM desenvolvidos em sistemas de fornecedores diferentes é sempre problemática. Os padrões existentes como IGES (EUA), VDA-FS (Alemanha) e SET (França) e as ferramentas de software específicas para traduzir os dados de projeto de um sistema CAD para outro ainda se mostram deficientes. A possibilidade de distorção de dados está sempre presente [5]. Volkswagem CATIA Fornecedores General Motors Mercedes Benz Unigraphic s CATIA Ford I-DEAS Figura 1 Sistemas CAD utilizados pelas industrias automobilísticas. O grande desafio é como integrar estes fornecedores, dentro de um único padrão, para que se diminuam os custos, os tempos de desenvolvimento de produto e os retrabalhos devido a transferências de dados incompletas, para que se possam trabalhar de forma conjunta e simultânea. Neste sentido vêm se aprimorando uma nova norma que busca esta padronização, o grupo de normas ISO 10303, o STEP. O STEP (Standard for the Exchange of Product Model Data) é um padrão internacional para o intercâmbio de dados de produto independente do sistema CAx. Como formato neutro, o STEP isenta os usuários dos formatos de dados específicos de fabricante de sistemas CAD. Há anos a norma STEP é preparada como padrão internacional para o intercâmbio de dados de produtos entre diferentes sistemas CAD/CAM [3]. 3. Transferência do CAD para o CAM Se os sistemas CAD e CAM forem do mesmo fabricante não devem ocorrer problemas durante a transferência de dados. Mas, se forem de fabricantes diferentes é necessário a utilização de uma interface padrão para a realização desta transferência, e este tipo de transferência ainda não é perfeito, pois são perdidas muitas informações do projeto. A geometria da peça transferida do CAD para o CAM ainda não contém todas as informações necessárias para a geração do caminho da ferramenta. Outro problema enfrentado são os dados tecnológicos, como exemplo, tolerâncias que quando definidas pelo usuário do sistema CAD não são transferidas para o sistema CAM, desta forma provocando um retrabalho, e perda de tempo, uma vez que o usuário do sistema CAM precisa recorrer ao projeto para definir novamente todos os dados tecnológicos. A transferência do sistemas CAD para o CAM é realizada de duas formas: Através de interfaces: IGES, DXF, VDA-FS, triangularização de superfícies, etc 3

4 Através de software de conversão direta de dados entre dois sistemas específicos. De acordo com os resultados parciais de uma pesquisa realizada, pelo Laboratório de Sistemas Computacionais para Projeto e Manufatura (Lab. SCPM), entre os diversos fornecedores de uma industria automobilística os meios de transferências mais comuns estão demonstrados na figura 2: Empresas [%] IGES VDA-FS VDA-IS SET STEP DXF CAD/CAD CATIA Amostragem: 19 empresas Interfaces Figura 2 Interfaces utilizadas nas trocas de dados entre sistemas CAD/CAE Conforme a figura 2 (fig. 2, a questão permite a empresa mais de uma resposta), a interface padrão mais comum entre os entre os fornecedores de uma industria automobilística é o IGES. Mas, o IGES tem apresentado problemas de perda de dados na transferência, o IGES têm várias versões, na transferência de dados entre os sistemas se as versões da interface IGES forem diferentes poderá haver distorção dos dados [5]. A VDA- FS, sugerida pela associação da industria automobilística alemã com o objetivo de solucionar os problemas de trocas de informações de superfícies complexas em CAD, apresentadas pelas outras interfaces, têm produzido dados mais confiáveis, mas está mais restrita à industria alemã. As empresas que costumam efetuar grandes volumes de trocas de dados com parceiros e fornecedores, chegam a gastar milhões de dólares na compatibilização dos dados, por exemplo, a BMW declarou que gasta US$ 6 milhões anuais com esta finalidade [5]. Na figura 2, pode-se observar que entre os fornecedores pesquisados da industria automobilística no Brasil, nenhum deles utilizam a norma STEP. Como o uso no país ainda é restrito, existe um ceticismo quanto à possibilidade de o STEP vir a ser um padrão de fato [5]. É preciso um trabalho de marketing em cima desta idéia, e de conscientização da necessidade da utilização deste padrão, e o quais as vantagens oferecidas por este padrão para todos os parceiros. Por exemplo, a Mercedes Benz do Brasil utiliza o software CATIA, mas nem todos os seus fornecedores possuem o CATIA, portanto eles precisam recorrer a uma interface padrão, como por exemplo, o IGES. Muito desses fornecedores tercerizam este tipo de serviço, para alguns de seus clientes, devido ao preço de cada software, devido ao custo que esta aquisição acarreta para se ter um sistema para cada industria automobilística. 4

5 Nos últimos anos não faltaram iniciativas por partes dos fornecedores de sistemas CAD no sentido de tentar solucionar este problema, mas a falta de um comprometimento absoluto destes fornecedores de sistemas e com a regionalização de suas iniciativas por exemplo, IGES nos EUA, VDA na Alemanha e SET na França, continuaram privando os usuários de uma solução definitiva [6]. Média de Utilização [%] Amostragem: 21 empresas Modelo 2D Wireframe Explícito Superfícies Explícito Volumétrico Tipos de Modelos Geométricos Paramétrico Superfícies Paramétrico Volumétrico Figura 3 Modelamento geométrico utilizado pelos fornecedores Mas hoje, os processos de integrações tecnológicas que vêm surgindo no mundo todo, estão intensificando o intercâmbio de dados entre empresas, de maneira que os fornecedores de sistemas CAD estão cada vez mais pressionados a tornar a troca de dados e para seus sistemas uma operação fácil e confiável [6]. Nos EUA e Alemanha, há avanços significativos que indicam que o padrão STEP caminha para se tornar um padrão de fato. Centros de fomento ao STEP já funcionam em diversos países. PDES Inc. (EUA), ProSTEP (Alemanha), Nippon STEP Center (Japão), CADDETC (Inglaterra), Goset (França), C-STEP (China) e B-STEP (Brasil) [5]. 80 Empresas [%] Utiliza Não utiliza/implantar em 2 anos Não utiliza/não vai implantar Utilização de sistema CAD 3D no Desenvolvimento e Projeto Amostragem: 19 empresas Figura 4 Utilização do modelo geométrico 3D e previsão de implantação no período de dois anos É necessário também verificar o modelo geométrico utilizado pelos fornecedores. Para uma melhor visualização do produto e a utilização da ES, é necessário que as empresas trabalhem com modelamentos que permitam esta visualização. Na pesquisa que foi realizada com os fornecedores de uma industria automobilística, já mencionada 5

6 anteriormente, foi possível verificar que os fornecedores estão trabalhando com modelos geométricos 2D e 3D, como pode ser observado nas figuras 3 e 4, mas o volume de trabalho deles continua sendo maior no modelo geométrico 2D. Para a implementação do digital mockup é necessário que os fornecedores passem a trabalhar com os modelos geométricos 3D, o qual possibilitaria a visualização volumétrica do produto, facilitando desta forma o uso da ES, para eliminação do protótipo físico do produto. Com a eliminação do protótipo físico, seria realizado simulações com o produto, a fim de se testar o produto todo no computador, sem que nenhuma peça tenha sido produzida, ganhando tempo no desenvolvimento de novos produtos. 4. Tendência para os Próximos Anos Dentro da indústria automobilística está clara a tendência, de se trabalhar em parceria com os seus fornecedores durante o desenvolvimento de novos produtos. Espera-se que os fornecedores tenham condições de preencher os requisitos do projeto. Para os fornecedores isto implica custos consideráveis, porque eles têm de melhorar os seus sistemas para o mesmo nível de seus clientes, adaptar os métodos de engenharia e investir na área de recursos humanos, isto é, realizar treinamentos internos para que o pessoal esteja capacitado para trabalhar com tais tecnologias. Isto permite que ambas as partes se beneficiem do conhecimento detalhado do produto e de sua manufatura [7]. Esta importância entre clientes e fornecedores, estão envolvendo também os sub-fornecedores, ou seja, há também uma integração dos fornecedores com os sub-fornecedores. Em uma cooperação conjunta entre montadoras e fornecedores é necessário transferir e interpretar facilmente a troca de dados. Para assegurar uma comunicação eficiente haverá necessidade de padrões para interfaces, mensagens, documentos e rotinas. Os fornecedores de sistemas CAD e empresas representativas de vários setores da economia mundial se uniram em torno da tarefa de especificar um formato de armazenamento de dados definitivos, o padrão STEP. Afora o esforço é global e resultou na norma ISO10303 [6]. As grandes empresas envolvidas com sistemas CAD apoiam a norma STEP, e algumas já dispõe de produtos que operam com a norma. Algumas destas empresas podem ser observadas na figura 5. Sistema/Versão CADDS 7.1.0/ CATIA Solutions V4 Release 1.8 FR CATIA Euclid Quantum V1.2 I-DEAS Master Séries 5 EMS Pro/Engineer V18 CoCreate Solid Designer 05.10P0806 Unigraphics 13.0 Fornecedor Computervision Dassault Systèmes debis Matra Datavision SDRC Intergraph PTC CoCreate Unigraphics Solutions Figura 5 - Tabela fornecida pela ProSTEP A associação ProSTEP, realizou mais de 250 testes com os softwares mencionados na tabela 5, para verificar a qualidade da tradução entre os sistemas, e obteve-se um bom 6

7 resultado na maioria dos testes, e pode-se observar que os primeiros 90% da tradução foi obtida facilmente, exceto os 10% remanescentes que causaram mais trabalhos para se obter um bom resultado [8]. O sucesso do padrão STEP, irá depender de como os fornecedores de sistemas CAD implementarão seus sistemas. Somente sistemas CAD cujos bancos de dados forem originados em STEP oferecerão reais benefícios, pois serão capazes de armazenar completamente os projetos com informações geométricas e tecnológicas de todos os produtos, podendo assim os seus usuários transferir dados à todos os seus cliente sem causar retrabalho. Com este sistema implementado as industrias poderão aumentar a sua eficiência global de um modo significativo e serão capazes de fornecer um serviço melhor para seus clientes. Os pré-requisitos técnicos para uma integração no desenvolvimento de produtos já foram lançados, embora os projetos estejam em andamento, muitas coisas já estão aparecendo no mercado com o intuito de melhorar esta integração entre indústrias automobilísticas e seus fornecedores. São várias as vantagens que a integração entre fornecedores e a industria automobilística traz para ambas as partes: ambos os lados conhecem o produto detalhadamente; rapidez na introdução de novos produtos e projetos; aumento da produtividade; aumento da qualidade do produto final. Com a globalização e o mercado consumidor mais exigente a industria automobilística está cada dia mais competitiva, para se alcançar uma grande vantagem competitiva é necessário a integração com os seus fornecedores para que as vantagens acima citadas possam ser asseguradas e o seu produto saia no mercado na frente com uma diferenciação frente aos outros produtos concorrentes. 5. Conclusões A completa integração entre industrias automobilísticas e seus fornecedores para desenvolvimento de produto, permitirão que as industrias automobilísticas caminhem para um ambiente de trabalho de equipe, disponibilizando informações imediatamente entre os diversos departamentos e fornecedores, acelerando o processo de tomadas de decisões, otimização de seus produtos e processos, assegurando assim a competitividade. A padronização da troca de dados CAD/CAM com o padrão STEP, vai acabar com o problema que os fornecedores enfrentam em atender à todos sistemas CAD de seus clientes. O STEP vai reduzir o tempo de desenvolvimento de novos produtos e vai reduzir de certa forma os custos adicionais que eram gastos com a compatibilização dos dados de projeto. A base de integração entre fornecedores e a industria automobilística para desenvolvimento de novos produtos é a interface padrão STEP, à qual garante os dados de projetos corretos e seguros. Além disso, é necessário se pesquisar o parque industrial das autopeças para se criar uma metodologia para realizar a integração dos fornecedores da industria automobilística e ela própria de forma eficiente. 6. Bibliografia [1] Fitzgerald, A.: Co-operative Engineeting The new framework for collaborative product development. Opening Productive Partnerhips, in Adavances in Desing and Manufacturing, Eds. K.R. von Barisani, P.A. MacConail and K. Tierney,

8 [2] Baake, U.; Hauβmann, D.; Stratil, P.: Desenvolvimento de produtos de nova geração em uma empresa automotiva. O Veiculo Automotor do Século XXI. IX Simpósio de Engenharia Automotiva, São Paulo, Ano XXXII, Centro de Convenções do Hilton Hotel, agosto [3] Schneider, H. M.: A Engenharia Simultânea e sua Importância Competitiva. Techoje.(1998): 1 pars. Online. Available: 4 fevereiro [4] Baake, U.; Stratil, P.: Implenting Concurrent Engineering Process, within na Internacional Environment, Concurrent Engineering Europe Conference, Erlangen, Alemanha, [5] Tânio, F.: STEP para falar a mesma língua. Metal-Mecânica, São Paulo, Ano XXXII, p.16-19, abril/maio, [6] Pedra, A.: Há evidências de que os sistemas CAD passarão por uma revolução tecnológica. Máquinas e Metais, São Paulo, AnoXXXII, n. 380, p , setembro [7] Bodin, J.; Rask, I.; Anersson, S.; Anulf, B.: O CAD e o CAM são grandes aliados das forjarias, mas dentro de certos critérios. Máquinas e Metais, São Paulo, Ano XXXII, n. 371, p , dezembro1996. [8] Xavier, B.; Muschik, R.: On the trird STEP Processor Benchmark held by ProSTEP. ProSTEP. Darmstadt, Alemanha, fevereiro 10,