Tg - ep - 54-12 - Trabalho de Conclusão de Curso - Diretrizes para o Gerenciamento...
Tg - ep - 54-12
José Heitorrow
José Heitor Torres | comentários
Centro de Tecnologia Departamento de Engenharia de Produção
Diretrizes para o Gerenciamento do Processo de Desenvolvimento de Produtos Orientado por Modelos
José Heitor Lopes Torres
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como requisito de avaliação no curso de graduação em Engenharia de Produção, do Centro de Tecnologia, da Universidade Estadual de Maringá – UEM.
Orientador: Dr. Edwin Vladimir Cardoza Galdamez
Maringá - Paraná 2012 i DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho primeiramente aos meus pais, Antônio Torres Barbeiro Júnior e Fátima Aparecida Lopes Torres. É graças a todo amor, suporte, carinho e educação que eles me deram ao longo de todos os anos da minha vida, que este trabalho pôde ser realizado. Dedico ainda a Ana Cláudia Doná, por todo amor, carinho, dedicação e apoio nos momentos mais decisivos, nestes últimos cinco anos. E, por fim, a todos os meus amigos e demais familiares que sempre estiveram presentes e puderam acompanhar toda minha trajetória acadêmica.
Agradeço primeiramente aos meus pais e minha irmã, pela bela família que formamos e todo amor, carinho e suporte que sempre pude encontrar em meu lar. Agradeço ainda aos meus pais por todo esforço, investimento e confiança em mim depositados. Sempre tentei e sempre tentarei fazer o meu melhor para deixa-los orgulhosos de mim.
Agradeço também a Ana Cláudia Doná, que, durante os últimos cinco anos, foi muito mais do que minha namorada. Foi, além de tudo, minha companheira, melhor amiga, confidente, cúmplice, enfermeira, psicóloga, cozinheira, consultora e desenhista. Tenho certeza que nada disto seria possível sem ela.
Um muito obrigado ainda aos meus demais parentes, tias, avô; e minhas avós - que, embora, já não estejam mais conosco, foram fundamentais e contribuíram muito com a minha educação e na formação da pessoa que hoje sou.
Gostaria de registrar toda a minha gratidão ao meu saudosíssimo orientador, professor Dr. Edwin Vladimir Cardoza Galdamez, por todo o conhecimento compartilhado, disponibilidade, tempo e dedicação, direcionados a mim.
A todos os meus amigos, companheiros e colegas de atividade, não só àqueles que se tornaram próximos nos últimos cinco anos da graduação, mas também àqueles que sempre estiveram comigo. Muito obrigado pelo tempo que passamos juntos. Tenho certeza que muitas destas pessoas continuarão fazendo parte da minha vida, nos próximos anos. Àqueles que, por ventura, acabarem por se distanciar, tenho certeza que nos encontraremos pelos caminhos da vida.
Por último, gostaria de agradecer a Universidade Estadual de Maringá, sobretudo, ao corpo docente dos departamentos de Engenharia de Produção e de Informática, pelo conhecimento adquirido ao longo desta graduação e pelo trabalho de todos, sempre driblando as dificuldades.
O mundo dos negócios torna-se cada vez mais competitivo, com o passar dos anos. Com isso, as empresas que desejam se manter competitivas, no mercado, devem, sobretudo, ter a capacidade de gerenciar seus recursos da maneira mais eficiente, lançando produtos inovadores, de boa qualidade e a preços competitivos. Neste contexto, o gerenciamento do processo de desenvolvimento de produtos desempenha um papel fundamental, no planejamento estratégico de uma organização. Este trabalho apresenta uma proposta para gerenciamento do PDP, orientada por modelos, que tem como principal objetivo oferecer suporte a pequenas e médias empresas manufatureiras, que desejam dar um passo inicial rumo à formalização e estruturação da sua própria metodologia de desenvolvimento de produtos. Através de uma análise dos principais modelos de desenvolvimento de produtos, propostos por diversos autores e especialistas na área e, com base na metodologia do desenvolvimento orientado por modelos, a proposta apresenta as principais práticas e abordagens modernas para desenvolvimento de produtos.
Palavras-chave: processo de desenvolvimento de produtos, desenvolvimento orientado por modelos, modelos de referência, prototipação, prototipagem virtual.
Business world becomes increasingly competitive, over the years. Thus, all of the companies which wish to be competitive should have the ability of manage their resources the more efficiently as possible, releasing inovative products, with good quality and competitive prices. In this context, the management of the product development process represents an important role, on the strategic planning of any organization. This work proposes a model for managing the product development process driven by models, which has as the main objective provide the necessary support for the small and medium-sized manufacturing companies who wish to take the first step towards the formalizing and structuring of their own metodology for product development. Through an analysis of the main models of product development, proposed by several authors and experts in the field and, based on the methodology of modeldriven development, the proposal shows the main practical and modern approaches for product development.
Keywords: product development process, model-driven development, reference models, prototyping, virtual prototyping.
LISTA DE QUADROS X
1.1 JUSTIFICATIVA 3
1.2 DEFINIÇÃO E DELIMITAÇÃO DO PROBLEMA 4
1.3.1 Objetivo Geral 5
1.5 ESTRUTURA DO TRABALHO 6
2.1 PROCESSO DE DESENVOLVIMENTO DE PRODUTOS (PDP) 8
2.1.1 Desenvolvimento Sequencial de Produtos 13
2.1.2 Desenvolvimento Integrado de Produtos 14
2.2 PRÁTICAS DO DESENVOLVIMENTO INTEGRADO DE PRODUTOS 17
2.2.1 Engenharia Simultânea 17
2.2.2 QFD - Quality Function Deployment (Desdobramento da Função Qualidade) 19
2.2.3 Funil de Desenvolvimento 24
2.2.4 Stage-Gates 26
2.2.5 PLM - Product Life Cycle Management (Gerenciamento do Ciclo de Vida do Produto) 28
2.2.6 Benchmarking e Engenharia Reversa 31
2.2.7 Gerenciamento de Projetos 32
2.3 MODELOS DE REFERÊNCIA PARA O PDP 3
2.3.1 Modelo de ROZENFELD et al. (2006) 34
2.3.2 Modelo de BAXTER (2003) 37
2.3.3 Modelo de BACK et al. (2008) 38
2.3.4 Modelo de WHEELWRIGHT & CLARK (1992) 40
2.3.5 Modelo de PAHL & BEITZ (1996) 42
2.4 MODELOS DE MATURIDADE DO PDP 43
2.4.1 CMMI (Capability Maturity Model Integration) 43
2.4.2 Modelo de Maturidade proposto por ROZENFELD et al. (2006) 4
2.5 DESENVOLVIMENTO ORIENTADO POR MODELOS 45
PRODUTOS ORIENTADO POR MODELOS 48
3.1 ANÁLISE COMPARATIVA DOS MODELOS DE REFERÊNCIA 48
3.2 PROPOSTA DO DESENVOLVIMENTO ORIENTADO POR MODELOS 51
3.2.1 Identificação das Oportunidades de Negócio 52
3.2.2 Planejamento do Produto e do Projeto 54
3.2.2.1 Objetivo e Justificativa 5
3.2.2.2 Definição das Metas e Entregas do Projeto 56
3.2.2.3 Definição do Escopo do Projeto 56
3.2.2.4 Definição do Escopo Produto 56
3.2.2.5 Definição da Equipe de Projeto 57
3.2.2.6 Cronograma 58
3 DIRETRIZES PARA O GERENCIAMENTO DO PROCESSO DE DESENVOLVIMENTO DE 3.2.2.7 Análise de Viabilidade Econômico-Financeira ............................................................................................ 59
3.2.2.8 Stakeholders 59
3.2.2.9 Análise de Riscos 60
3.2.2.10 Resultado e Avaliação da Fase 60
3.2.3 Projeto do Produto 61
3.2.3.1 Identificação dos Requisitos dos Clientes 63
3.2.3.2 Identificação dos Requisitos do Produto 64
3.2.3.3 Benchmarking: Seleção dos modelos preliminares 65
3.2.3.4 Engenharia Reversa 67
3.2.3.5 Definir as Especificações-Meta 68
3.2.3.6 Análise dos Componentes do Produto 69
3.2.3.7 Modelagem Tridimensional e Prototipagem Virtual 71
3.2.3.8 Prototipagem Física 73
4 CONCLUSÃO 75
4.1 CONSIDERAÇÕES FINAIS 75
4.2 LIMITAÇÕES DO TRABALHO 76
4.3 ATIVIDADES FUTURAS 76
FIGURA 1: ESTRUTURA DO TRABALHO 6
FIGURA 2: PRINCIPAIS TÓPICOS DA REVISÃO DE LITERATURA 8
FIGURA 3: FATORES QUE INFLUENCIAM NO PROJETO 9
FIGURA 4: CURVA DE COMPROMETIMENTO DO CUSTO DO PRODUTO 1
FIGURA 5: EXEMPLO DE DESENVOLVIMENTO DE PRODUTO SEQUENCIAL 14
FIGURA 6: EQUILÍBRIO DAS EXPECTATIVAS DOS CLIENTES, VENDEDORES E EMPRESA 15
FIGURA 7: ENGENHARIA SIMULTÂNEA INTEGRANDO AS ÁREAS DE UMA EMPRESA E SEU PDP 18
FIGURA 8: ESTRUTURA MATRICIAL FORTE 19
FIGURA 9: MATRIZ DA CASA DA QUALIDADE DO QFD 21
FIGURA 10: DESDOBRAMENTO DA CASA DA QUALIDADE 23
FIGURA 1: FUNIL DE DESENVOLVIMENTO DE PRODUTOS 24
FIGURA 12: MODELO STAGE-GATES GENÉRICO PARA DESENVOLVIMENTO DE NOVOS PRODUTOS 27
FIGURA 13: EVOLUÇÃO DO NÚMERO DE VENDAS NO CICLO DE VIDA DOS PRODUTOS 29
FIGURA 14: CICLO DE VIDA DOS PRODUTOS SOB A PERSPECTIVA AMBIENTAL 30
FIGURA 15: MODELO DE DESENVOLVIMENTO DE PRODUTOS DE ROZENFELD ET AL. (2006) 35
FIGURA 16: MODELO DE PDP PROPOSTO POR BAXTER (2003) 37
FIGURA 17: MODELO DE PDP PROPOSTO POR BACK ET AL. (2008) 38
FIGURA 18: MODELO DE PDP PROPOSTO POR WHEELWRIGHT & CLARK (1992) 41
FIGURA 19: MACRO FASES E RESULTADOS DA PROPOSTA 52
FIGURA 20: EXEMPLO DE OBJETIVO E JUSTIFICATIVA PARA UM PROJETO DE PRODUTO 5
FIGURA 21: EXEMPLO DE ESCOPO DO PRODUTO PARA UM SOFÁ 57
FIGURA 2: PROJETO DO PRODUTO 62
FIGURA 23: FLUXO DO PROCESSO DE ENGENHARIA REVERSA 67
FIGURA 24: ENGENHARIA REVERSA DO MODELO PRELIMINAR 68
FIGURA 25: DIAGRAMA DO MÉTODO FAST 70
FIGURA 26: CONSTRUÇÃO E APERFEIÇOAMENTO DE MODELOS E PROTÓTIPOS 72
FIGURA 27: EAP DO MODELO DE PDP DE ROZENFELD ET AL. (2006) 8
FIGURA 28: PROCESSO DE CRIAÇÃO DE UMA EAP 89
FIGURA 29: EXEMPLO DE UMA ESTRUTURA ANALÍTICA DE UM PROJETO ORGANIZADO POR FASES 90
FIGURA 30: EXEMPLO DA ESTRUTURA ANALÍTICA DO PROJETO PARA ITENS DE MATERIAL DE DEFESA 90
FIGURA 31: EXEMPLO DE UM DIAGRAMA DE REDES 92
FIGURA 32: DURAÇÃO DAS ATIVIDADES PARA O EXEMPLO PROPOSTO 94
FIGURA 3: CAMINHO CRÍTICO PARA O EXEMPLO PROPOSTO 95
FIGURA 34: FLUXO DE CAIXA DO PROJETO 9
FIGURA 35: INFLUÊNCIA DOS STAKEHOLDERS NO PROJETO 103
FIGURA 36: QUALIDADE PLANEJADA PARA O ABRIDOR DE LATAS 115
LISTA DE ILUSTRAÇÕES FIGURA 37: MATRIZ QFD PARA O ABRIDOR DE LATAS ......................................................................................... 116
ELETRÔNICA 25
QUADRO 2: NÍVEIS DE MATURIDADE DO PDP 45
QUADRO 3: ITENS DE VERIFICAÇÃO PARA ANÁLISE DOS MODELOS DE REFERÊNCIA. (CONTINUAÇÃO) 51
QUADRO 4: ITENS DE VERIFICAÇÃO PARA AVALIAÇÃO DA FASE DE PLANEJAMENTO 61
QUADRO 5: TEMPOS DE DURAÇÃO DAS ATIVIDADES 94
QUADRO 6: CÁLCULO DO COMPRIMENTO DOS CAMINHOS 95
QUADRO 7: FLUXO DE CAIXA DO PROJETO 98
QUADRO 8: CÁLCULO DO PAYBACK 100
QUADRO 9: CHECKLIST PARA OBTENÇÃO DE REQUISITOS DO PRODUTO 1
QUADRO 10: DESDOBRAMENTO DOS REQUISITOS DOS CLIENTES 113
QUADRO 1: APLICAÇÃO DO FUNIL DE DECISÕES NA TOMADA DE DECISÕES DE UMA PEQUENA EMPRESA QUADRO 1: SIGNIFICADO DAS COLUNAS NA QUALIDADE PLANEJADA ................................................................ 14 xi
CAD Computer-Aided Design CAE Computer-Aided Engineering CAM Computer-Aided Manufacturing CMMI Capability Maturity Model Integration DFA Design for Assembly DFM Design for Manufacturability DFX Design for X DIP Desenvolvimento Integrado de Produtos DP Desenvolvimento de Produtos EAP Estrutura Analítica do Trabalho MDD Model-Driven Development P&D Pesquisa e Desenvolvimento PDCA Plan Do Check Act PDP Processo de Desenvolvimento de Produtos PLM Product Life Cycle Management PMBOK Project Management Book of Knowledge PME Pequenas e médias empresas QFD Quality Function Deployment QTP Qualidade Total do Produto TIR Taxa Interna de Retorno VPL Valor Presente Líquido WBS Work Breakdown Structure
Em 2012, o mundo é caracterizado por uma economia extremamente globalizada, onde a abertura do mercado, principalmente brasileiro, para empresas multinacionais é cada vez mais uma realidade (MAZO, TEIXEIRA & HERNANDES, 2004). Isso deve-se ao fato de o Brasil ser um dos integrantes do BRIC (Brasil, Rússia, Índia e China), grupo formado pelos grandes países em desenvolvimento, que têm, como principal similaridade, um acelerado crescimento econômico, ao longo do tempo - mesmo em períodos de crise mundial. Enquanto grandes potências encontram-se praticamente estagnadas, o Brasil se desenvolve a uma taxa considerável, o que tem atraído muitos olhares do exterior, principalmente, devido a seu grande potencial consumidor (BERNARDES, 2011).
Outro fato bastante interessante é o constante avanço na área dos sistemas de informação, mais precisamente, no que diz respeito à sua velocidade (MENEGON & ANDRADE, 1998).
A velocidade no intercâmbio de informações e interação com novas culturas tem aberto a mente dos consumidores, que podem conhecer de perto todas as novidades, disponíveis no mercado exterior. Não só as novidades, no que diz respeito a produtos novos ou novas tecnologias, mas também produtos com maior qualidade e menor preço.
Empresas multinacionais despertam cada vez mais interesse em instalar-se, nestes países em desenvolvimento. Em contrapartida, o governo brasileiro, objetivando manter o aquecimento econômico e geração de empregos no país, tem oferecido vantagens e estímulos para que estas empresas abram suas unidades de negócio.
Mais empresas produzindo e competindo pelo mercado, entre si, levam a uma maior diversidade de produtos e serviços ofertados, com uma maior qualidade. Situação que aumenta, ainda mais, o leque de opções do consumidor, que passa a ter maior liberdade de escolha e dita, a partir daí, as leis do mercado. Uma vez que uma pessoa tem o poder da compra em suas mãos e sabe que o mercado pode ofertar produtos que atendam da melhor maneira possível suas expectativas, com certeza, ela se tornará muito mais exigente.
Segundo dados de uma pesquisa divulgada pelo SEBRAE (BEDÊ et al., 2011), 26,9% de todas as empresas brasileiras constituídas no ano de 2006, acabaram decretando falência antes de completar dois anos de vida. Este fato se deve a concorrência desleal, que as empresas brasileiras – em especial, de micro, pequeno e, até mesmo, médio porte –, vêm sofrendo por parte de grandes multinacionais, o que implica em estas empresas terem de fechar suas portas, por não terem condições de competir (MENEGON & ANDRADE, 1998).
Neste novo contexto mercadológico, para que estas organizações consigam prosseguir com suas atividades, elas devem se readequar a nova realidade. Surge a necessidade de se adotar uma nova postura de gestão, dando grande destaque à otimização dos recursos disponíveis, melhoria da produtividade (ROZENFELD et al., 2006), redução de custos, aumento da qualidade (ROMEIRO FILHO et al., 2010) e proximidade no relacionamento com clientes (CAMPOS, 2004).
A gestão de desenvolvimento de produtos exerce um papel estratégico e fundamental para estas organizações. Um processo bastante complexo e desafiador (Back et al., 2008), que representa o início de toda a cadeia produtiva: transformar as necessidades de um mercado em um produto final.
Entendido isto, este trabalho tem como finalidade identificar as principais atividades do processo de desenvolvimento de produtos executado pelas pequenas e médias empresas manufatureiras, onde uma das propostas é o desenvolvimento de produtos orientado por modelos, além disso, definir as diretrizes necessárias para gerenciar as atividades de desenvolvimento de produtos.
De acordo com SELIC (2003), o desenvolvimento orientado por modelos (do inglês, Model- Driven Development ou simplesmente MDD), parte do princípio de que pode-se transformar as ideias de um determinado produto em um modelo computacional, para que, então, depois de ajustes e modificações, este modelo possa ser transformado em algo real (MELLOR, CLARCK & FUTAGAMI, 2003).
como, por exemplo, a troca de uma determinada peça ou alteração de design
O processo de desenvolvimento de produtos de uma determinada empresa é estabelecido de acordo com sua maturidade, experiência e cultura organizacional, sendo aprimorado de maneira contínua (ROZENFELD et al., 2006). Em muitas das pequenas e até mesmo médias empresas, mais precisamente, nas mais jovens, com pouca experiência em desenvolvimento e projetos de novos produtos, este processo dá-se, praticamente, de maneira intuitiva, a partir da adaptação de produtos já existentes no mercado, sem a necessidade de nenhuma formalidade;
ROZENFELD et al. (2006) ressaltam que as vantagens de se ter um PDP bem definido e documentado são:
Uma maior facilidade e agilidade no gerenciamento de novos projetos;
Melhor acompanhamento e participação dos stakeholders no projeto e ciclo de vida do produto;
Registro formal de todas as atividades desenvolvidas e resultados alcançados, servindo de apoio à tomada de decisões futuras;
Registro de indicadores de desempenho do projeto ;
Utilização de ferramentas computacionais, gerenciais e de engenharia que visam otimizar os recursos disponíveis, diminuindo custos e desperdícios de materiais, como, por exemplo, na construção de protótipos malsucedidos (BACK et al., 2008), dentre
Do conceito de desenvolvimento orientado por modelos, pode-se fazer uma analogia ao processo de desenvolvimento de produtos adotado pelas pequenas e médias empresas. Onde adota-se um produto como modelo e, a partir daí, são propostas alterações em seu design ou readequações aos recursos e tecnologias disponíveis pela empresa, criando novos modelos.
Neste contexto, podem ser propostas as regras e melhores práticas do desenvolvimento orientado por modelos, para serem incorporadas no PDP das PMEs. Um exemplo disto é a utilização de simulação e modelagem computacionais, utilizando softwares CAD (Computer-
Aided design), CAE (Computer-Aided Enginnering) e CIM (Computer Integrated Manufacturing), com o objetivo de reduzir custos com protótipos (BACK et al., 2008).
O presente trabalho visa oferecer suporte a PMEs, na estruturação e formalização de seu processo de desenvolvimento de produtos, orientado por modelos. Sua motivação é justamente identificar as diretrizes para o gerenciamento do PDP, nestas empresas, fornecendo o subsídio necessário para que elas possam criar seu próprio modelo de referência.
O Processo de Desenvolvimento de Produtos (PDP) é uma atividade que visa a transformação de informações inerentes ao mercado, em conhecimento necessário para o projeto de um novo produto (BACK et al., 2008). BACK et al. (2008) destacam que o PDP compreende as etapas de planejamento do produto, definição das especificações de projeto, projeto do produto, projeto do processo de fabricação e montagem, construção e teste do protótipo, planejamento do processo de transporte, manutenção e descarte ou desativação do produto.
O desenvolvimento de produtos em pequenas e médias empresas dá-se da seguinte forma: a partir de um benchmarking, realizado com seus principais concorrentes e/ou empresas líderes do seu setor, escolhe-se um produto (modelo) similar ao que pretende-se construir e realizase, então, uma Engenharia Reversa do mesmo, estudando seu processo de montagem e seus principais componentes (ROZENFELD et al., 2006). A seguir, acontece um processo de reengenharia, onde são propostas modificações no design e/ou na estrutura do produto, a fim de adaptá-lo às condições de manufatura ou tecnologia, disponíveis na empresa (MELLOR, CLARCK & FUTAGAMI, 2003). Processo, este, que será referido neste trabalho como desenvolvimento de produtos orientado por modelos.
O objeto deste estudo é o processo desenvolvido em pequenas e médias empresas, que não possuem estrutura e recursos financeiros, humanos e tecnológicos, para investir em pesquisa e desenvolvimento (P&D).
O estudo almeja criar uma interface entre a metodologia de desenvolvimento de produtos do PDP e a teoria dos métodos de trabalho do desenvolvimento de produtos orientado por modelos, identificando as diretrizes do gerenciamento deste processo em pequenas e médias empresas do setor de manufatura. Ele se concentrará em analisar todas as atividades do PDP, que compreendem as etapas de planejamento e conceituação do produto até a construção de seu protótipo.
Trabalho de Conclusão de Curso - Diretrizes para o Gerenciamento do Processo de Desenvolvimento de Produtos Orientado por Modelos
Este projeto de desenvolvimento de produto possui o intuito de facilitar o transporte de materiais...