DESENVOLVIMENTO E FABRICAÇÃO DE UMA

DESENVOLVIMENTO E FABRICAÇÃO DE UMA SOPRADORA PARA TERMOPLÁSTICOS
Diego de Souza Mendonça
MONOGRAFIA SUBMETIDA À COORDENAÇÃO DE CURSO DE ENGENHARIA
DE PRODUÇÃO DA UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA
COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A
GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA PRODUÇÃO.
Aprovada por:
________________________________________________
Prof. Eduardo Breviglieri Pereira de Castro, D. Sc.
________________________________________________
Prof. Marcos Martins Borges, D.Sc.
________________________________________________
Prof. Clovis Neumann, D. Sc.
JUIZ DE FORA, MG - BRASIL
JUNHO DE 2008
ii
MENDONÇA, DIEGO DE SOUZA
Desenvolvimento e fabricação
de uma sopradora para termoplásticos
[Minas Gerais] 2008
VII, 50 p. 29,7 cm (UFJF, Graduação
Engenharia de Produção, 2008)
Trabalho de Conclusão de Curso Universidade Federal de Juiz
de Fora, Departamento de Engenharia
de Produção.
1 – Desenvolvimento de Produto
I EPD/UFJF II – Título/série
iii
DEDICATÓRIA
Dedico esta monografia aos meus pais que me apoiaram durante todo o curso.
iv
AGRADECIMENTO
Agradeço ao professor Eduardo Breviglieri, pela dedicação na orientação dessa
monografia; à empresa Tecnibra e a todos aqueles que contribuíram para o
desenvolvimento desse trabalho.
v
Resumo da monografia apresentada à Coordenação de Curso de Engenharia de Produção
como parte dos requisitos necessários para a graduação em Engenharia Produção.
DESENVOLVIMENTO E FABRICAÇÃO DE UMA SOPRADORA PARA TERMOPLÁSTICOS
Diego de Souza Mendonça
Junho/2008
Orientador: Eduardo Breviglieri Pereira de Castro, D.Sc.
Curso: Engenharia de Produção
O presente trabalho é um estudo de caso sobre o desenvolvimento e fabricação de uma
Sopradora Elétrica para Termoplásticos. Inicialmente, realizou-se uma abordagem teórica
sobre as metodologias de desenvolvimento de produto e as principais ferramentas
utilizadas, tanto no desenvolvimento, como no gerenciamento do projeto. Em seguida, o
estudo de caso relaciona o planejado com o efetivamente ocorrido na execução do projeto.
Finalmente, são definidos os pontos críticos do desenvolvimento de um equipamento de
porte considerável, em uma pequena empresa, sugerindo possíveis melhorias.
Palavras-chave: Desenvolvimento de produtos, termoplásticos.
vi
Abstract of work presented to the Department of Production Engineering as a partial
fulfillment of the requirements for obtaining the degree in Industrial Engineering.
DEVELOPMENT AND FABRICATION OF A THERMOPLÁSTIC BLOWER MACHINE
Diego de Souza Mendonça
Junho/2008
Advisor: Eduardo Breviglieri Pereira de Castro, D.Sc.
Degree: Industrial Engineering
This work is a case study on the development and manufacture of a thermoplastic electric
blower machine. Initially, a theoretical approach on the methodologies of product
development and the main tools used in both the development and management of the
project was carried out. Then, the case study relates the planned schedule to what actually
occurred in the implementation of the project. Finally, the critical points in the development of
an equipment of such a considerable size by a small company are defined, suggesting
possible improvements.
Keywords: Product development, thermoplastics.
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Sumário
INTRODUÇÃO......................................................................................................................1
1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS..................................................................................1
1.2 OBJETIVOS.............................................................................................................2
1.3 JUSTIFICATIVA.......................................................................................................2
1.4 ESCOPO DO TRABALHO.......................................................................................2
1.5 METODOLOGIA.......................................................................................................2
O DESENVOLVIMENTO DE PRODUTO – REFERENCIAL TEÓRICO................................3
2.1 PROJETO.................................................................................................................3
2.2 DESENVOLVIMENTO INTEGRADO DE PRODUTO...............................................3
2.3 PESQUISA E DESENVOLVIMENTO E PDP............................................................4
2.4 GERENCIAMENTO DE PROJETOS.......................................................................12
2.5 AUTOMAÇÃO..........................................................................................................14
O DESENVOLVIMENTO DA SOPRADORA PARA TERMOPLÁSTICOS............................17
3.1 DESCRIÇÃO DO SETOR........................................................................................17
3.2 A EMPRESA.............................................................................................................18
3.3 PRODUTO................................................................................................................19
3.4 SEQÜÊNCIA DO PROCESSO DE FABRICAÇÃO...................................................24
3.4 PLANEJAMENTO DO PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO PROTÓTIPO...............25
3.5 O PROCESSO REAL DE FABRICAÇÃO DO PROTÓTIPO.....................................34
CONCLUSÃO ........................................................................................................................39
BIBLIOGRAFIA.......................................................................................................................42
1
Capítulo I
INTRODUÇÃO
1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Ao longo de séculos de civilização, o homem procurou dar forma aos materiais
encontrados na natureza, utilizando-se de sua inteligência e criatividade para confeccionar
ferramentas, armas e utensílios, de modo a incrementar seu domínio no ambiente que o
cercava, melhorando continuamente sua qualidade de vida.
Assim, utilizando-se de materiais naturais, de fácil acessibilidade na natureza (ossos,
madeiras, gemas, pedras, etc.), passou a dar forma real ao que seu intelecto projetava
mentalmente. Isso proporcionou o desenvolvimento evolutivo, não somente cerebral, mas
também de nosso corpo como um todo, como por exemplo, o posicionamento de nosso
polegar, tão diferente dos primatas, que nos permite ter uma habilidade manual de extrema
complexidade.
Atualmente, o mercado passa por transformações que formam um novo contexto
dinâmico para as organizações e em especial para a indústria brasileira. Seus produtos têm
de competir em preço e qualidade com similares estrangeiros, vindos tanto de países com
elevado nível de desenvolvimento tecnológico quanto de países onde os custos de
fabricação estão num patamar normalmente inferior, devido principalmente ao menor custo
da mão-de-obra. Isso força a empresa brasileira a assimilar e a desenvolver continuamente
novas tecnologias e produtos, visando a redução de custos, manutenção e, se possível,
ampliação de mercado, enfim, manter-se competitiva num mercado cada vez mais
globalizado.
Segundo Barnett e Clark (1998), os produtos têm uma vida útil limitada e precisam
ser aperfeiçoados, desenvolvidos e inovados se a empresa deseja manter-se competitiva.
Em função disso, pode-se afirmar que a competitividade é fortemente relacionada ao
desenvolvimento de produtos, embora não determinada exclusivamente por esse processo.
Peixoto (1998), apud Rozenfeld, (2006) afirma que a capacidade da organização responder
satisfatoriamente às exigências que lhe são impostas pelo mercado competitivo é direta e
fortemente influenciada pelo desenvolvimento de produtos.
As pressões geradas pela competição têm levado as organizações a introduzirem
com mais rapidez os seus produtos no mercado, com menor custo e melhor qualidade.
2
1.2 OBJETIVOS
Este trabalho tem como objetivo principal, apresentar um estudo de caso do
desenvolvimento de uma sopradora de termoplásticos e, como objetivos específicos,
descrever o uso de ferramentas para gerenciamento de projetos de produtos e a aplicação
de ferramentas técnicas para desenvolvimento de máquinas e equipamentos industriais.
1.3 JUSTIFICATIVA
O tema desenvolvido neste Trabalho de Conclusão de Curso trata de uma área
técnica da Engenharia de Produção, o projeto de produto e automação. É uma das áreas da
Engenharia em alta expansão e pouco explorada pelos alunos do curso. Justamente por
isso, torna-se interessante obter e documentar esse know-how. Além disso, o
desenvolvimento de produtos é uma atividade incomum em empresas de pequeno e médio
porte, e este estudo de caso pode servir de fonte de consulta para profissionais que tenham
interesse em desenvolver ou implantar um programa semelhante em pequenas empresas.
1.4 ESCOPO DO TRABALHO
O presente trabalho aborda aspectos teóricos e práticos do desenvolvimento e
fabricação de um produto pré-determinado, em uma empresa específica do ramo
metalúrgico. Para isso, o estudo envolveu pesquisas bibliográficas referentes ao tema em
questão e a adequação de modelos teóricos ao real processo de desenvolvimento e
fabricação do produto. O produto estudado foi uma sopradora para termoplásticos
desenvolvida na Empresa Tecnibra.
1.5 METODOLOGIA
A primeira etapa consistiu em pesquisa bibliográfica na internet e em livros indicados
pelos orientadores, técnicos e engenheiros envolvidos no desenvolvimento.
Juntamente com a primeira, a segunda etapa foi o acompanhamento do
desenvolvimento do projeto mecânico e de automação da máquina em foco. Esse
acompanhamento se fez até que o equipamento foi totalmente desenvolvido e produzido
seu primeiro item. Para auxílio na ordenação de cada etapa do desenvolvimento e produção
do equipamento, fez-se uso do software MS Project. Durante a coleta e ordenação das
etapas do projeto, evidenciou-se a ferramentas técnicas utilizadas em cada uma delas.
Após feita a coleta, foi determinado os pontos críticos da atividade e, através de
consulta às pessoas envolvidas e profissionais da área, determinou-se pontos de melhoria.
Por fim o Trabalho de Conclusão de curso foi confeccionado.
3
Capítulo II
O DESENVOLVIMENTO DE PRODUTO – REFERENCIAL TEÓRICO
Como este trabalho trata do processo de desenvolvimento de um produto, é
importante estabelecer o referencial teórico em que se dá este processo, estabelecendo
também alguns conceitos importantes para sua compreensão.
2.1 PROJETO
Segundo o PMI – Project Management Institute - (2004), o projeto é um ‘‘esforço
temporário empreendido para criar um produto, serviço ou resultado exclusivo”. Portanto,
todo projeto possui início e fim pré-determinados e todos eles geram um resultado único,
mesmo que o projeto seja repetido.
Segundo Clemente (1998, apud SIQUEIRA, 2007), “o termo projeto está associado à
percepção de necessidades ou oportunidades de certa organização. O projeto dá forma à
idéia de executar ou realizar algo, no futuro, para atender a necessidades ou aproveitar
oportunidades”.
O projeto de um componente ou um sistema apresenta, em cada caso, características
e peculiaridades próprias. Mas à medida que um projeto é iniciado e desenvolvido,
desdobra-se uma seqüência de eventos numa ordem cronológica, formando um modelo,
que quase sempre é comum a todos os projetos.
2.2 DESENVOLVIMENTO INTEGRADO DE PRODUTO
De acordo com Salermo (1992), as organizações têm passado por uma série de
mudanças no âmbito da produção de seus bens e serviços, buscando se ajustar a um
mercado globalizado e, portanto muito mais competitivo. Desta forma, está em curso um
processo de reestruturação produtiva, que necessita de novas tecnologias de gestão. Uma
das novas tecnologias de gestão que está sendo utilizada hoje pelas organizações é a
engenharia simultânea.
Ela foi criada em 1986, a partir do relatório do Institute for Defense Analyses dos
E.U.A., que a definiu como “uma abordagem sistêmica para o design integrado, simultâneo
de produtos e seus processos relacionados, incluindo a manufatura e o suporte” (CARTER
E BAKER apud HARTLEY, 1998). Ela objetiva a integração máxima de todos os setores da
organização no design do produto, para a obtenção de um resultado mais eficaz e eficiente
tornando-se fundamentalmente para as organizações terem maior competitividade, pois
reduz o tempo de desenvolvimento, ao mesmo tempo em que adiciona valor ao produto.
Além disso, ela alcança maior qualidade, funcionabilidade e manufaturabilidade em
seus produtos e ainda minimiza custos. Ela é a aplicação de um método sistemático de
4
desenvolvimento integrado de produtos e processos relacionados. Esse método enfatiza a
formação de times, cujos valores são cooperação, confiança e compartilhamento de
decisões. Os times devem trabalhar de forma paralela e sincronizada para obter o melhor
projeto do produto e para isso devem trocar constantemente informações concernentes ao
projeto, buscando o consenso, tendo em mente o ciclo de vida do produto.
Hartley (1998) afirma que “a engenharia simultânea prega considerar em primeiro
lugar os critérios e os requisitos dos clientes e facilitar um bom funcionamento real ao longo
da vida do produto”. A expectativa do cliente em relação ao produto, bem como o serviço a
ele associado, tem alto grau de importância nessa tecnologia de gestão, que vai alterar
também o ambiente externo da organização, à medida que altera a relação entre clientes e
fornecedores.
Na aplicação da engenharia simultânea, o equilíbrio entre os diversos aspectos que
influenciam no desenvolvimento de um novo produto, é fundamental. A principal premissa
dessa nova metodologia de engenharia é a integração do projeto do produto e dos
processos de manufatura.
Hartley (1998) complementa afirmando que “a Engenharia Simultânea não é uma
regra que superpõe a uma operação ineficiente; é uma ferramenta para erradicar as
ineficiências e conseguir o máximo das capacitações existentes nas organizações. O autor
acrescenta ainda, que “(...) a Engenharia Simultânea é sobretudo uma busca da melhoria da
qualidade e transporta a responsabilidade da qualidade da vigilância nas linhas de
fabricação para o projeto”.
2.3 PESQUISA E DESENVOLVIMENTO E PDP
2.3.1. Pesquisa e Desenvolvimento
“Pesquisa e Desenvolvimento compreende o trabalho criativo realizado de forma
sistemática para aumentar o estoque de conhecimento, incluindo conhecimento do homem,
cultura e sociedade, e o uso desse estoque para criação de novas aplicações”
(FRASCATI, 2002).
A frase pesquisa e desenvolvimento (ou P&D) têm um significado comercial
importante que é independente da associação tradicional com pesquisa e desenvolvimento
tecnológico.
Em geral, atividades de P&D são conduzidas por unidades especializadas ou centros
de pesquisa de empresas, universidades ou agências do Estado.
No âmbito comercial, "pesquisa e desenvolvimento" normalmente se refere a
atividades de longo prazo e/ou orientadas ao futuro, relacionadas à ciência ou tecnologia,
5
usando técnicas similares ao método científico sem que haja resultados pré-determinados,
mas com previsões gerais de algum benefício comercial.
Estatísticas de organizações voltadas para "P&D" podem expressar o estado de uma
indústria, o grau de competitividade ou a taxa de progresso científico. Algumas medidas
comuns incluem: valor do investimento em pesquisa, número de patentes ou número de
publicações de seus funcionários.
Valores financeiros são boas medidas, pois eles são continuamente atualizados,
podem ser públicos e refletem riscos.
Nos Estados Unidos, o valor médio destinado a pesquisa e desenvolvimento no setor
industrial é de 3,5% das receitas. Empresas de alta tecnologia como um fabricante de
computadores, em geral gastam 7%. A Allergan (uma empresa de biotecnologia) está no
topo da lista investindo 43,4% das receitas em P&D. Qualquer empresa que investe mais de
15% é exceção e em geral recebe reputação de ser uma empresa de alta tecnologia. Muitas
empresas desta categoria são do ramo de medicamentos, como a Merck (14,1%) e a
Novartis (15,1%). Mas muitas são do ramo de engenharia, como a Ericsson (24,9%).
Empresas que investem ou dependem muito de pesquisa e desenvolvimento
costumam ser vistas como empresas de alto risco porque a flutuação na lucratividade é
bastante atípica. Em geral estas firmas prosperam apenas em mercados onde os clientes
possuem necessidades extremas, como remédios inovadores (muitas vezes experimentais),
instrumentos científicos, mecanismos críticos para segurança (como os usados na aviação)
e equipamento bélico (incluindo armamentos). Estas necessidades extremas justificam o
alto risco de falha em projetos.
Na indústria bélica, por exemplo, o primeiro lote de vendas tem um custo de
fabricação que é 10% a 15% do valor gasto em P&D. Nesta indústria, 90% dos projetos não
produzem qualquer produto utilizável. Ainda assim estes projetos fornecem informações
vitais para que futuros projetos sejam bem sucedidos.
Empresas de alta tecnologia exploram formas de reutilizar tecnologias avançadas de
maneira a melhor amortizar os custos em pesquisa. Elas, muitas vezes, usam processos de
fabricação
avançados,
caras
certificações
em
segurança,
software
embarcado
especializado, desenhos eletrônicos e subsistemas mecânicos.
2.3.2. PDP – Processo e Projeto de Desenvolvimento de Produto
A diferença básica entre processo e projeto de desenvolvimento, é que o primeiro
possui características periódicas enquanto o segundo possui objetivos únicos. No contexto
do nosso estudo, trabalharemos basicamente o projeto.
6
Abaixo, a figura 1, que ilustra a diferença entre processo e projeto.
Processos
Projetos
Tempo
Tempo
Contínuos e repetitivos
Temporários e únicos
Objetivos atualizados
Objetivos únicos
periodiodicamente
Figura 1 - Diferença entre Processo e Projeto
Fonte – ROZENFELD et. al. (2006)
De acordo com Rozenfeld et. al. (2006), o projeto de desenvolvimento de um produto
pode ser representado por um modelo, dividido em macrofases, fases, atividades e tarefas.
As macrofases são: pré-desenvolvimento, desenvolvimento e pós-desenvolvimento.
O que determina em que fase o projeto se encontra é a análise de saídas e entradas
de cada uma, ou seja, se todos resultados pré-determinadas a serem alcançados a partir
daquela fase forem concluídos, essa fase pode ser finalizada.
Apesar das fases de um projeto se apresentarem em seqüência, sua execução não
precisa ser necessariamente assim.
O pré-desenvolvimento consiste em planejar, de forma detalhada, o desenvolvimento
do projeto. No final desta fase, temos como saída, a viabilidade do projeto e o planejamento
do desenvolvimento.
No desenvolvimento, são produzidas todas as informações técnicas, de produção e
comerciais relacionadas com o produto; os protótipos já foram aprovados; os recursos a
serem utilizados para a sua produção, comercialização e suporte técnico foram comprados,
recebidos testados e instalados.
Pós-desenvolvimento
compreende:
o
acompanhamento
sistemático
e
a
documentação correspondente das melhorias de produto ocorridas durante o ciclo de vida;
7
recebem informações de todos os processos de negócios envolvidos com o produto; quando
necessário, aciona os processos de apoio correspondentes de gerenciamento das
mudanças de engenharia; ou de melhoria do PDP; gerencia também a retirada sistemática
do produto do mercado e finalmente uma avaliação de todo o ciclo de vida do produto;
garante que parte das pessoas e os conhecimentos acumulados estejam à disposição da
empresa, viabilizando a reutilização em novos projetos de desenvolvimento.
Gestão do conhecimento, de acordo com Rozenfeld et. al. (2006), é o conjunto de
práticas e atividades destinadas a incentivar e garantir a criação, compartilhamento e
disseminação de informações e a troca de experiência visando a melhoria contínua das
competências das pessoas e, conseqüentemente, o crescimento do conhecimento
organizacional.
Novamente segundo Rozenfeld et. al. (2006), as características do PDP são: no início,
o grau de incerteza é grande; porém neste momento que são realizadas escolhas de
soluções de projeto (materiais, conceitos, processos de fabricação etc), as quais
determinam aproximadamente 85% do custo final do produto; portanto, as fases iniciais do
desenvolvimento são importantes; mudanças sempre ocorrem e o importante e fazer com
elas ocorram no início do desenvolvimento, quando o custo das alterações é menor.
2.3.3. Projeto conceitual
O projeto conceitual inicia-se pela atualização do planejamento proposto no prédesenvolvimento. A partir disso, acontece a modelagem funcional do produto que descreve
as capacidades desejadas ou necessárias que tornarão um produto capaz de desempenhar
seus objetivos e especificações. Segundo Rozenfeld et. al. (2006), as vantagens do
modelamento funcional são: concentração sobre ‘’o quê’’ tem que ser realizado por um novo
conceito ou reprojeto, e não ‘’como’’ vai ser realizado.
Definido o que deve ser realizado, inicia-se o desenvolvimento de como isso será
feito (passagem do abstrato ao concreto). Ou seja:
8
Função
Efeito Físico
Portador do Efeito
Princípio de Solução
Figura 2 - Esquema Projeto conceitual/real
Fonte – ROZENFELD et. al. (2006)
Portanto, definida a função, deve-se buscar o efeito físico e o portador de efeito físico
que supra as necessidades da função.
Exemplificando, um efeito físico para ampliação de força seria uma alavanca e
portador do efeito seria um sistema físico em que conteria uma alavanca e as peças
fundamentais para seu funcionamento.
No Princípio de solução temos a representação das formas aproximadas dos
elementos envolvidos no sistema, sem necessidade de dimensionamento. Por exemplo, no
domínio da mecânica, a forma mais adequada de fazer essa representação é através de
diagramas de linhas. Abaixo, um diagrama de linhas para o funcionamento de uma morsa:
Figura 3 - Exemplo diagrama de linhas
Fonte – ROZENFELD et. al. (2006)
9
Existem métodos para o desdobramento do esquema da figura 2. Dentre eles, podese citar o Brainstorming.
O brainstorming (ou "tempestade de idéias") mais que uma técnica de dinâmica de
grupo é uma atividade desenvolvida para explorar a potencialidade criativa do indivíduo,
colocando-a a serviço de seus objetivos.
Quando se necessita de respostas rápidas a questões relativamente simples, o
brainstorming é uma das técnicas mais populares e eficazes. Muito embora, esta técnica
tenha sido difundida e inserida em diversas outras áreas tais como, educação, negócios, e
outras situações mais técnicas.
A técnica de brainstorming tem várias aplicações, mas é frequentemente usada em:
•
Desenvolvimento de novos produtos - obter idéias para novos produtos e efetuar
melhoramentos ao produtos existentes.
•
Publicidade - desenvolver idéias para campanhas de publicidade.
•
Resolução de problemas - conseqüências, soluções alternativas, análise de impacto,
avaliação.
•
Gestão de processos - encontrar formas de melhorar os processos comerciais e de
produção.
•
Gestão de projetos - identificar objetivos dos clientes, riscos, entregas, pacotes de
trabalho, recursos, tarefas e responsabilidades.
•
Formação de equipes - geração de partilha e discussão de idéias enquanto se
estimulam os participantes a raciocinar.
Há 3 principais partes no brainstorming:
•
Encontrar os fatos,
•
Geração da idéia,
•
Encontrar a solução.
Da busca dos fatos na resolução de um problema existem duas sub partes:
•
Definição do problema,
•
Preparação.
Inicialmente, define-se o problema. Poderá ser necessário subdividir o problema em
várias partes. A técnica de Brainstorming funciona para problemas que têm muitas soluções
possíveis tal como a geração de idéias para o seu desenho. Depois é necessário colher toda
a informação que pode relacionar-se com o problema e buscar a solução através da
melhores alternativas.
Através de brainstorming ou qualquer outra técnica, são identificadas as alternativas
de solução para o produto. Torna-se necessário combinar todas as possibilidades a fim de
10
definir uma solução total para o produto, ou seja, a partir das alternativas, enumerar os
dispositivos capazes de executarem cada uma das tarefas.
Com os dispositivos enumerados, desenvolve-se a arquitetura do equipamento.
‘’A arquitetura de um produto é o esquema pelo qual os elementos funcionais do
produto são arranjados em partes físicas e como essas partes interagem por meio
das interfaces. Decisões sobre essa arquitetura influenciarão no gerenciamento e
organização do esforço de desenvolvimento, pois possibilitarão que sejam
designadas atividades de projeto e testes dessas partes para equipes, indivíduos
e/ou fornecedores, de modo que o desenvolvimento de diferentes porções do produto
possa ocorrer simultaneamente. ’’ Rozenfeld et. al. (2006)
A arquitetura é complementada pela identificação dos aspectos críticos do produto,
como funcionamento, fabricação, montagem, desempenho, qualidade, custos, uso, descarte
e outros. Essas informações são extremamente importantes para o levantamento de
possíveis parcerias, processos de fabricação de componentes e montagem.
Para essa identificação e coleta de informações utiliza-se, dentre outras, a
metodologia DFM (Design for Manufacturing), Projeto pra Manufatura.
Segundo Rozenfeld et. al. (2006), DFM é uma abordagem que enfatiza aspectos da
manufatura ao longo do processo de desenvolvimento do produto. Visa chegar a um produto
com baixo custo sem sacrificar a qualidade do produto. Além disso, é umas das práticas
mais integrativas durante o desenvolvimento do produto.
Existe um grande número de princípios e recomendações propostos para a obtenção
de alta qualidade, baixo custo, facilidade de automação e maior manutenibilidade. Alguns
exemplos são:
•
Redução de número de componentes – diminuição de erros e redução de custos;
•
Padronização de componentes e materiais – simplificação de compras e
almoxarifado;
•
Projetar para facilitar fabricação – utilizar processos de fabricação acessíveis e
materiais de acordo com os processos utilizados;
•
Aproveitar ao máximo o que cada um dos processos de fabricação pode fornecer, a
fim de agregar valor ao produto e diminuir o tempo de processo;
•
Evitar tolerâncias estreitas – diminuir custos de usinagem;
•
Projetar produto com robustez para que elimine incertezas nos cálculos de
dimensionamento;
•
Projetar produtos modulares.
“Design for Manufacturing, DFM, significa diferentes coisas para diferentes pessoas...
A chave para o sucesso da aplicação de DFM é a simplificação da manufatura do
produto. Enquanto que as técnicas de DFA primeiramente objetivam a simplificação
11
da forma do produto, assim os custos com a montagem são reduzidos. Assim, temos
que DFMA é uma filosofia que se utiliza de diversos conceitos, técnicas, ferramentas
e métodos para aperfeiçoar a fabricação de componentes ou simplificar a montagem
de produtos, utilizando para tal desde a análise de valores de tolerâncias, a
complexidade do produto, número mínimo de componentes necessários, layout do
produto dentre outros. DFM traduz a busca durante o projeto, em tornar mais fácil a
manufatura dos componentes que formarão o produto depois de montado. Enquanto
DFA tem por objetivo tornar a montagem do produto o menos custosa e mais
otimizada possível.
O DFMA pode ser utilizado na análise de produtos em manufatura. Neste caso o
produto é desmontado e montado novamente dando ênfase a tempos e custos de
manuseio (alimentação e orientação) e junção (inserção) de componentes. Os
tempos e custos podem ser encontrados em tabelas, ou através da utilização de
softwares específicos (ver Informações Adicionais) ou ainda por observações
empíricas.
DFMA pode também ser usado durante o desenvolvimento de um produto, visando a
otimização e adequação aos meios de montagem e inspeção.” BRALLA (1996).
Existem algumas regras de boa conduta sugeridos pelo DFMA:
•
Projetar para um número mínimo de componentes;
•
Projetar componentes para serem multifuncionais;
•
Utilizar componentes e processos padronizados;
•
Desenvolver uma abordagem de projeto Modular;
•
Utilizar uma montagem empilhada/Uni-direcional;
•
Facilitar alinhamento e inserção de todos os componentes;
•
Eliminar parafusos, molas, roldanas, chicotes de fios;
•
Eliminar ajustes;
•
Procurar padronizar materiais, acabamentos e componentes;
•
Ter sempre em mente as possibilidades de automação;
•
Utilizar e promover o trabalho em equipe.
Além de diminuição de custos e manutenção da qualidade, o projetista deve se
preocupar com ergonomia do produto.
‘’A Ergonomia (ou Fatores Humanos) é uma disciplina científica relacionada
ao entendimento das interações entre os seres humanos e outros elementos ou
sistemas, e à aplicação de teorias, princípios, dados e métodos a projetos a fim de
otimizar o bem estar humano e o desempenho global do sistema. A palavra
Ergonomia deriva do grego Ergon [trabalho] e nomos [normas, regras, leis]. Trata-se
de uma disciplina orientada para uma abordagem sistêmica de todos os aspectos da
atividade humana. Para darem conta da amplitude dessa dimensão e poderem
intervir nas atividades do trabalho é preciso que os ergonomistas tenham uma
abordagem holística de todo o campo de ação da disciplina, tanto em seus aspectos
físicos e cognitivos, como sociais, organizacionais, ambientais, etc. Freqüentemente
esses profissionais intervêm em setores particulares da economia ou em domínios de
aplicação específicos. Esses últimos caracterizam-se por sua constante mutação,
12
com a criação de novos domínios de aplicação ou do aperfeiçoamento de outros mais
antigos.’’ Associação Brasileira de Ergonomia (2005)
2.4 GERENCIAMENTO DE PROJETOS
Também de acordo com o PMI (2004), “Gerenciamento de projetos é a aplicação de
conhecimento, habilidades, ferramentas e técnicas às atividades do projeto a fim de atender
aos seus requisitos. O gerenciamento de projetos é realizado através da aplicação e da
integração dos seguintes processos de gerenciamento de projetos: iniciação, planejamento,
execução, monitoramento e controle, e encerramento”.
Áreas de Conhecimento da Gerência de Projetos descrevem os conhecimentos e
práticas em Gerência de Projetos em termos dos processos que as compõem. Estes
processos foram organizados em nove áreas de conhecimentos como descrito abaixo:
• Gerência da Integração do Projeto: descreve os processos necessários para
assegurar
que
os
diversos
elementos
do
projeto
sejam
adequadamente
coordenados. Ela envolve fazer compensações entre objetivos e alternativas
eventualmente concorrentes, a fim de atingir ou superar as necessidades e
expectativas. Ele é composto pelo desenvolvimento do plano do projeto, execução
do plano do projeto e controle geral de mudanças.
• Gerência do Escopo do Projeto: descreve os processos necessários para assegurar
que o projeto contemple todo o trabalho requerido, e nada mais que o trabalho
requerido, para completar o projeto com sucesso. A preocupação fundamental
compreende definir e controlar o que está, ou não, incluído no projeto. Ele é
composto pela iniciação, planejamento do escopo, detalhamento do escopo,
verificação do escopo e controle de mudanças do escopo.
• Gerência do Tempo do Projeto: descreve os processos necessários para assegurar
que o projeto termine dentro do prazo previsto. Em alguns projetos, especialmente
os menores, o seqüenciamento das atividades, a estimativa da duração das
atividades e o desenvolvimento do cronograma estão tão unidos que podem ser
vistos como um único processo. Ele é composto pela definição das atividades,
seqüenciamento
das
atividades,
estimativa
da
duração
das
atividades,
desenvolvimento do cronograma e controle do cronograma.
• Gerência do Custo do Projeto: descreve os processos necessários para assegurar
que o projeto seja completado dentro do orçamento previsto. Ele é composto pelo
planejamento dos recursos, estimativa dos custos, orçamento dos custos e controle
dos custos.
13
• Gerência da Qualidade do Projeto: descreve os processos necessários para
assegurar que as necessidades que originaram o desenvolvimento do projeto serão
satisfeitas. Isso envolve “todas as atividades da função gerencial que determinam as
políticas, os objetivos e as responsabilidades da qualidade e os implementam no
sistema da qualidade através de meios como planejamento da qualidade, controle da
6 qualidade, garantia da qualidade e melhoria da qualidade”. Ele é composto pelo
planejamento da qualidade, garantia da qualidade e controle da qualidade.
• Gerência dos Recursos Humanos do Projeto: descreve os processos necessários
para proporcionar a melhor utilização das pessoas envolvidas no projeto. Isto inclui
todos os interessados do projeto – patrocinadores, clientes, contribuintes individuais
e outros. Ele é composto pelo planejamento organizacional, montagem da equipe e
desenvolvimento da equipe.
• Gerência das Comunicações do Projeto: descreve os processos necessários para
assegurar que
a geração
captura,
distribuição,
armazenamento e
pronta
apresentação das informações do projeto sejam feitas de forma adequada e no
tempo certo. Fornece ligações críticas entre pessoas, idéias e informações que são
necessárias para o sucesso. Todos os envolvidos no projeto devem estar preparados
para enviar e receber comunicações na “linguagem” do projeto e devem entender
como as comunicações, que eles estão individualmente envolvidos afetam o projeto
como um todo. Ele é composto pelo planejamento das comunicações, distribuição
das informações, relato de desempenho e encerramento administrativo.
• Gerência dos Riscos do Projeto: descreve os processos que dizem respeito à
identificação, análise e resposta a riscos do projeto. Isto inclui a maximização dos
resultados de eventos positivos e minimização das conseqüências de eventos
negativos. Ele é composto pela identificação dos riscos, quantificação dos riscos,
desenvolvimento das respostas aos riscos e controle das respostas aos riscos.
• Gerência das Aquisições do Projeto: descreve os processos necessários para a
aquisição de mercadorias e serviços fora da organização que desenvolve o projeto.
Para simplificação, os bens e serviços, seja um ou vários, serão geralmente referidos
como um “produto”. Ele é composto pelo planejamento das aquisições, preparação
das aquisições, obtenção de propostas, seleção de fornecedores, administração dos
contratos e encerramento do contrato.
14
2.5 AUTOMAÇÃO
O conceito de automação impõe-se, cada vez mais, nas empresas preocupadas em
melhorar a sua produtividade, reduzindo ao mesmo tempo os custos. Convém notar que,
quanto mais um processo se encontrar automatizado, maiores serão os benefícios da
automação na regularidade da qualidade de um produto, na economia de energia, passando
pela flexibilidade e segurança de funcionamento e, consequentemente, pela melhoria da
produtividade. Com a evolução do mercado, a previsão da dimensão de uma série de
produção torna-se cada vez menos viável, os lotes de fabricação mais diversificados e de
menor dimensão. Esta evolução exige, ao processo de fabricação, uma característica nova
e prioritária; a flexibilidade. Esta nova característica só pode ser obtida recorrendo a novos
processos de trabalho que deixem, às pessoas envolvidas, a margem de manobra e de
decisão indispensáveis a um melhor aproveitamento dos seus graus de qualificação.
Os objetivos genéricos da automação industrial podem ser obtidos com diversas
implementações, sendo que umas privilegiam o preço, outras a funcionalidade e
interoperacionalidade com outros sistemas, com maior ou menor individualização do
equipamento e outras ainda uma maior personalização do software e hardware a instalar.
A automação de um processo industrial resulta, em termos de hardware, da
interligação e coordenação de diversas disciplinas. Excluindo os equipamentos dedicados a
determinadas aplicações específicas e os relativos a testes laboratoriais, podem-se
destacar:
2.5.1. Sensores e Instrumentação de Medida
Os sensores são os órgãos de visão da automação, transmitindo ao COMANDO as
informações relativas ao estado do processo industrial. Podem ser divididos nas seguintes
classes:
• Detectores: micro-interruptores, fins de curso, detectores de proximidade (indutivos,
capacitivos, ultra-sônicos etc.) células fotoelétricas, detectores de identificação
(leitores código de barras) etc.
• Sensores; de posição (medidores de posição absoluta e/ou incremental), de
temperatura (termopares, PT1000, termostatos bimetálicos, sondas resistivas de
platina ou níquel), de pressão (de efeito capacitivo, piezelétrico ou células de tensão,
de caudal (de princípio eletromagnético, ultra-sônico e mássico), de peso etc.).
2.5.2. Atuadores
15
No sistema, os atuadores funcionam como "mãos", executando as ordens emanadas
do COMANDO, atuando diretamente sobre o equipamento envolvido no processo industrial,
incluem-se neste grupo os seguintes:
• Relés auxiliares
• Contatores e conversores eletrônicos
• Variadores de velocidade/freqüência
• Eletroválvulas e válvulas motorizadas
• Servomecanismos de posicionamento: pneumáticos, hidráulicos ou elétricos.
2.5.3. CLPs (Controlador Lógico Programável)
‘’O Controlador Lógico Programável, ou simplesmente PLC (Programmable Logic
Controller), pode ser definido como um dispositivo de estado sólido - um Computador
Industrial, capaz de armazenar instruções para implementação de funções de controle
(seqüência lógica, temporização e contagem, por exemplo), além de realizar operações
lógicas e aritméticas, manipulação de dados e comunicação em rede, sendo utilizado no
controle de Sistemas Automatizados.
Os principais blocos que compõem um PIC são:
• CPU (Central Processing Unit - Unidade Central de Processamento): compreende o
processador
• (microprocessador, microcontrolador ou processador dedicado), o sistema de memória
(ROM e RAM) e os circuitos auxiliares de controle;
• Circuitos/Módulos de 1/0 (Input/Output - Entrada/Saída): podem ser discretos (sinais
digitais: 12VIDC, 11OVAC, contatos normalmente abertos, contatos normalmente
fechados) ou analógicos (sinais analógicos: 4-2O mA, 0-1 OVDC, termopar);
• Fonte de Alimentação: responsável pela tensão de alimentação fornecida à CPU e aos
Circuitos/Módulos de 1/0. Em alguns casos, proporciona saída auxiliar (baixa
corrente);
• Base ou Rack: proporciona conexão mecânica e elétrica entre a CPU, os Módulos de
1/0 e a Fonte de Alimentação. Contém o barramento de comunicação entre eles, no
qual os sinais de dados, endereço, controle e tensão de alimentação estão presentes.
Pode ainda ser composto por Circuitos/Módulos Especiais: contador rápido (5kHz,
10kHz, 100kHz, ou mais), interrupção por hardware, controlador de temperatura, controlador
PID, coprocessadores (transmissão via rádio, posicionamento de eixos, programação
16
BASIC, sintetizador de voz, entre outros) e comunicação em rede, por exemplo.’’ (CASTRO,
2007)
2.5.4. IHMs (Interface Homem-máquina)
‘‘A interface faz parte do sistema computacional e determina como as pessoas
operam e controlam o sistema. Quando a interface é bem projetada, ela é compreensível,
agradável e controlável; os usuários se sentem satisfeitos e responsáveis pelas ações.
É fácil notar a importância do assunto, pois todos somos usuários de interfaces. Às
vezes utilizamos sistemas e nem lembramos que existe uma interface, outras vezes, tudo
que se quer é encontrar o botão de sair.
A interface homem-máquina é uma preocupação da indústria muito antes de se falar
em interface de programas de computador. Existe muita experiência adquirida sobre o
assunto, como por exemplo, a utilização de mais de um perfil do operador (usuário) e níveis
de conhecimento ou experiência (iniciante, intermediário e expert).
A tecnologia de construção de interfaces tem sido influenciada principalmente pelos
seguintes fatores:
•
Disseminação do uso de sistemas e equipamentos microprocessados;
•
Aumento da complexidade dos sistemas;
•
Preocupação com a qualidade do software dentro da característica de usabilidade
(conforme as definições da Norma ISO/IEC 9126-1).
•
O Projeto de Interface resulta de uma análise mais detalhada da mesma. Essa
análise pode se dar através da especificação de requisitos, módulo de qualidades e
perfil dos usuários. Nessa fase normalmente se considera a modelagem do diálogo
(onde se encontra o projeto visual) e a modelagem dinâmica (tratamento dos
eventos).’’ (Site Interfaces Homem-máquina, 2007)
17
Capítulo III
O DESENVOLVIMENTO DA SOPRADORA PARA TERMOPLÁSTICOS
3.1 DESCRIÇÃO DO SETOR
O setor de equipamentos para fabricação de embalagens plásticas possui empresas
de grande tradição no mercado. O setor tem se aquecido nos últimos anos
‘’(...) com os mercados doméstico e internacional a seu favor e o real interesse do
transformador brasileiro em exportar, a indústria do sopro acompanha de perto o
aumento dos investimentos na área, a ponto de fabricantes de máquinas, como a
Pavan Zanetti, alegar operar com capacidade plena. Os números comprovam esse
cenário favorável. A indústria do plástico avançou: o consumo per capita subiu de
21,3 quilos para 23,2 quilos, de 2003 para 2004. O faturamento dos transformadores
também empolga: saltou de cerca de R$ 27 milhões, em 2003, para pouco mais de
R$ 40 milhões, no ano passado. O segmento de máquinas não fez por menos. Com
faturamento nominal de mais de R$ 700 milhões, segundo a Associação Brasileira da
Indústria de Máquinas (Abimaq), essa indústria registrou aumento de 55,2%, em
2004, em relação ao ano anterior. Apesar de 2003 não ser um bom parâmetro, esse
crescimento sustenta a reativação dos negócios.’’ (Pachione, 2005)
Com o objetivo de aumentar a concorrência no mercado externo e interno, os
fabricantes de sopradoras estão inovam em seus produtos, principalmente através de
equipamentos de baixo consumo de energia.
“(...)Para reverter a situação, os fabricantes apostam na substituição de
equipamentos obsoletos por modelos com reduzido consumo de energia. A
recuperação iniciada no ano passado igualou as vendas aos índices alcançados em
1995. “Em 1999 o setor chegou ao fundo do poço”, comenta Zanetti. A reação, no
entanto, não atingiu as exportações, em maior volume para a Argentina, maior
consumidor das máquinas brasileiras, cujas restrições se acentuaram com a crise
econômica daquele país.
Pavan Zanetti em geral destina 20% da produção para as exportações, mas tem
mantido as vendas externas estagnadas em 10%. “A Argentina é o principal mercado
para as sopradoras brasileiras”, confirma Zanetti. Embora não existam estatísticas
disponíveis, estima-se o mercado atual de sopradoras em bem próximo das 200
unidades/ano, excluindo os modelos para o processamento de polietileno tereftalato
(PET), números esses que já foram superiores a 300 máquinas/ano.
Entre os fabricantes nacionais de equipamentos de sopro por extrusão contínua
destacam-se a Bekum, SIG, Tecnoinjet, Pavan Zanetti, J.A.C., Brastec (antiga A&R)
e Deutec, entre outras de menor porte. Disputam o mercado ainda companhias
estrangeiras com subsidiária ou representação comercial no País. Com cerca de
1.800 sopradoras vendidas no País, a Pavan Zanetti figura entre os três maiores
fabricantes nacionais. A indústria sediada no interior de São Paulo registrou 22% de
queda nas vendas já no primeiro semestre deste ano.
Entre os mercados que mais se destacaram no ano passado, Zanetti cita o de água
mineral, sucos, higiene e limpeza e de produtos farmacêuticos. “O ano começou
aquecido com tendência de alta, porém o volume de vendas seguramente cairá.” A
empresa fabrica três séries de máquinas: a linha HDL, de sopro por baixo (cabeça
perdida) e extrusão contínua, para frascos de até 5 litros, e de acumulação, para
frascos de 10 a 200 l; a linha Bimatic (sopro por cima), de extrusão contínua, para até
6 litros; e a HMS, até 10 litros; além de dois modelos de injetoras. Na última
Brasilplast, a Pavan Zanetti apresentou nova versão da série Bimatic: o modelo BMT
3.6D equipado com duas extrusoras (60 e 50 mm), para sopro de frascos em duas
camadas, e o BMT 6.0S, com estação para sopro de frascos monocamadas até 6
18
litros. De acordo com o gerente nacional de vendas da Bekum Fernando Moraes, o
ano também começou bem, mas logo no início do segundo semestre já apresentou
sinais de retração, ameaçando por em risco a meta de repetir o resultado alcançado
no ano passado, quando a empresa colocou no mercado 52 máquinas. “Não dá para
fazer projeções”, avalia. Em geral, a Bekum exporta 25% da produção para a
América do Sul e Ásia.
O mais recente lançamento da empresa, a sopradora BM 704 DS de extrusão
contínua, foi apresentado na Brasilplast. A máquina, projetada para altas produções
(ciclos de 8,7 segundos), comporta até 16 cavidades de 500 ml, tendo como principal
alvo as embalagens para produtos de limpeza.” FERRO (2002)
3.2 A EMPRESA
A Unidade de Máquinas e Equipamentos Industriais - Tecnibra é uma ramificação do
grupo Tecnibra Corporate. Possui 3 anos, mas já conta com projetos complexos de
máquinas automatizadas.
Sua localização atual é no Bairro Jardim Natal, Rua Theófilo Tertuliano da Silva, 82,
Juiz de Fora-MG.
Apesar de pouco tempo de mercado como empresa, possui um corpo de
engenheiros e técnicos com muita experiência, o que faz com a empresa possua robustez
em seus projetos.
Atualmente, seu foco de desenvolvimento é em equipamentos para o ramo de
embalagens plásticas. Em sua linha de produtos existe: Termoencolhedoras para pacote
tipo Shrink, Túnel de Encolhimento para Rótulos Sleeve e as Sopradoras de Termoplásticos.
Para o último existem dois projetos concluídos, sendo um de uma sopradora hidráulica e
outro de uma sopradora pneumática.
Como sua experiência ultrapassa seu tempo de mercado através de seus
funcionários, todos os projetos de desenvolvimento de equipamentos foram financiados por
clientes, ou seja, por existir alta confiabilidade no projeto alguns de nossos clientes os
compram antes de visualizar qualquer tipo de protótipo. É o caso do equipamento que
acompanhamos o desenvolvimento e produção.
O produto a ser acompanhado é uma grande inovação do ramo de sopradoras, pois
é um equipamento totalmente elétrico. Atualmente as sopradoras utilizam unidades
hidráulicas para fazerem seus movimentos principais e a idéia de torná-la elétrica veio da
utilização dessa mesma fonte de energia em Injetoras de termoplásticos que hoje possuem
maior rendimento.
19
3.3 PRODUTO
Sopradora é um equipamento que permite a transformação de plásticos através do
processo de sopro.
Abaixo, modelo de sopradora.
Figura 4 – Sopradora
Fonte - Tecnibra
O sopro consiste em plastificar o composto plástico com o auxilio de um cilindro de
plastificação equipado com resistências elétricas e de uma rosca (extrusão). O material
plastificado passa por uma matriz formando uma espécie de mangueira, ainda aquecida,
denominada Parison. O Parison deve ser alojado dentro do molde para que um pino de
sopro injete ar em seu interior, fazendo com que o material assuma o formato da cavidade
do molde.
20
Figura 5 - Área de coleta do Parison
Fonte – Tecnibra
A sopradora que vem sendo projetada pela Tecnibra, objeto deste estudo,
caracteriza-se
por
apresentar
uma
inovação,
substituindo
partes
hidráulicas
por
componentes elétricos. Assim, antes de falarmos propriamente sobre o novo projeto da
Sopradora Elétrica, vamos mostrar como funciona o sistema hidráulico hoje utilizado.
O sistema hidráulico convencional é composto por uma unidade hidráulica que
possui um reservatório de óleo, uma bomba (que pode ser de palheta, de pistão ou de
engrenagem), um motor acoplado a esta bomba, um bloco com as válvulas direcionais que
vão direcionar o óleo sob pressão para um dos lados do atuador hidráulico, uma reguladora
de pressão para limitar a pressão do circuito e um trocador de calor ligado a uma fonte
externa de resfriamento para esse óleo.
O sistema hidráulico de uma sopradora é composto de: unidade hidráulica e
mangueiras com duplo circuito para cada atuador que a máquina possuir.
Para calcularmos o tamanho desta unidade hidráulica levamos em conta a força que
cada atuador fará para realizar o movimento a que foi proposto; somamos todos, verificamos
a vazão necessária para cada atuação, dimensionamos a bomba e o motor elétrico que a
movimentará, sabendo-se que boa parte deste trabalho será transformada em calor,
diminuindo seu rendimento e tornando ainda necessário um segundo sistema para liberação
deste, aumentando mais ainda o consumo de energia.
21
Durante os 10 últimos anos, os fabricantes de equipamentos, sejam sopradoras,
injetoras, prensas, têm verificado que não é mais possível para seus clientes não se
preocuparem com o consumo de energia oriunda de sistemas de transmissão de força
hidráulicos, além de serem barulhentos, sujos e pesados.
A mudança do sistema hidráulico para elétrico não é tão simples quanto parece, pois
substituir um atuador hidráulico que faz uma força de 5 toneladas por um moto-redutor, por
exemplo, o conjunto terá que ser dotado de algum sistema de alavanca para que a força se
multiplique, a fim de obtermos a mesma força do atuador que retiramos. Então, em cada
ponto do equipamento que possuía um atuador hidráulico, houve a incorporação de um
moto-redutor, que em algumas situações trabalha em conjunto com um fuso ou biela.
Sem dúvida podem-se enumerar os vários progressos tecnológicos de uma máquina
elétrica. As principais são:
•
Alta precisão
•
Repetibilidade constante
•
Operação silenciosa
•
Produção limpa
•
E a principal: maior economia de energia elétrica em comparação com as máquinas
hidráulicas
Há alguns anos, quando alguém tocava no assunto se desenvolver uma sopradora
elétrica, todos projetistas entendidos do assunto logo se posicionavam contrários, dizendo
que uma máquina desse nível só poderia ser obra de ficção científica, pois os equipamentos
seriam muito caros para a atualidade. Entretanto, com a necessidade de trabalho em ‘’sala
limpa’’, baixo ruído e maior conforto para o operador, as máquinas elétricas são as mais
procuradas. Por isso, há anos, a equipe da Tecnibra vem trabalhando em um projeto de
uma Sopradora elétrica.
Em uma primeira fase, um equipamento voltado para frascos pequenos para iogurte
líquido de 180 ml, com cabeçote quádruplo ( equipamento do canhão da extrusora por onde
se forma as mangueiras ou “parison” que vai se transformar em embalagem dentro do
molde no momento do sopro ).
22
Figura 6 - Cabeçote quádruplo
Fonte - Tecnibra
O conjunto da mesa de moldagem ou placas porta-moldes é onde fica alojada a
matriz da peça que vai ser soprada. Cada uma das metades da matriz fica aparafusada em
uma das placas da mesa de moldagem. A função deste conjunto porta-moldes é aplicar uma
força nesta prensa para mantê-la bem fechada no momento do sopro.
Figura 7 - Placa principal aberta
Fonte – Tecnibra
23
Figura 8 - Placa principal fechada
Fonte - Tecnibra
Figura 9 - Visão 3D placa
Fonte - Tecnibra
Optou-se em projetar uma alavanca - para esta mesa de moldagem - capaz de
multiplicar a força produzida por um moto-redutor elétrico relativamente pequeno.
24
As peças uma vez sopradas são retiradas de dentro da prensa porta-moldes, através
de uma pinça acionada por cilindros pneumáticos, e são transportadas para fora do
equipamento e soltas em uma calha para posterior ensacamento.
3.4 SEQÜÊNCIA DO PROCESSO DE FABRICAÇÃO
Apesar de ser um equipamento inovador, o processo de fabricação não possui
inovação. Trata-se do mesmo utilizado para o restante dos equipamentos Tecnibra.
Abaixo temos o fluxograma do processo de fabricação da Sopradora Elétrica para
Termoplásticos.
Figura 9 - Fluxo geral de fabricação
Fonte - Tecnibra
25
3.5 PLANEJAMENTO DO PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO PROTÓTIPO
3.5.1. Anteprojeto
Através de observações em feiras, pesquisas em revistas e em concorrentes, teve-se
a idéia principal de desenvolver um equipamento totalmente elétrico.
A inovação veio do fato da utilização do mesmo conceito em injetoras de
termoplásticos e lançamento de conceitos e dispositivos simples e leves para
movimentação. Um deles são buchas poliméricas auto-lubrificantes, fusos e guias de
alumínio com tratamento superficial de aumento de dureza.
3.5.2. Projeto
A partir do anteprojeto, o desenvolvimento do equipamento é dividido em 5 etapas:
3.5.2.1. Dimensionamento
O engenheiro projetista enumera todas as funções e movimentos do equipamento, a
fim de estudar cargas e dimensões necessárias para cada peça.
A partir dessa etapa, o projeto já contém seu estudo de cargas e função para o
correto dimensionamento das peças do equipamento.
3.5.2.2. Peças para Corte Laser e chassi principal
Com objetivo de facilitar e flexibilizar a fabricação do equipamento o projeto estrutural
é todo desenvolvido para ser executado através da ferramenta de corte a laser e utilização
de perfis tubulares.
O nome Laser é uma sigla formada pelas letras iniciais das palavras Light
Amplification by Stimulated Emission of Radiation, que em português quer dizer:
amplificação da luz por emissão estimulada da radiação. Isso nos diz que o laser é a
concentração de luz em um foco gerando alta energia térmica.
No sistema a laser essa energia térmica vaporiza o metal foco da energia, cortando-o
com alta precisão. Este tipo de corte não pode ser feito manualmente (alta precisão), por
isso as máquinas que utilizam dessa tecnologia movimentam o laser através de motores
coordenados por um computador que é programado em CAD.
Como vantagens, tem-se a alta precisão do corte e desvantagem, o alto investimento
para se implantar um equipamento como esse e o poder de corte limitado a chapas de
espessura máxima de 20 mm. Desvantagem, no caso, absorvida por nosso fornecedor.
26
Figura 10 - Esquema Corte Laser
Fonte - Bystronic
O projeto do equipamento foi totalmente idealizado para ser executado através de
corte laser. Essa opção é feita por ser um processo de alta precisão, velocidade e fácil
alcance.
Portanto, a estrutura principal da máquina é projetada em perfil tubular e todas as
outras peças, para a utilização do corte laser.
No caso da Sopradora Elétrica, o chassi, base das placas, base do canhão, placas
principais, conjunto da faca, conjunto da pinça, foram todos fabricados através desse
processo.
3.5.2.3. Peças para usinagem
Para complementar o projeto das peças, a utilização de torno e fresa torna-se
indispensável para peças que precisam de elevado grau de precisão para suas 3
dimensões. Portanto, mancais, buchas e eixos são projetados para serem fabricados a
partir desse processo. Houve uma preocupação do projetista de projetar o equipamento
com peças disponíveis no mercado. Essa é uma política de terceirização que privilegia a
fabricação e a manutenção posterior do equipamento. Para essas peças o projetista recebe
a ordem de utilizar componentes de renome e fácil reposição. O resultado dessa etapa é a
especificação de cada item a ser comprado: conjunto pneumático, canhão e rosca,
redutores, motores, molde, guias de alumínio, buchas de Polímero de Engenharia.
Entretanto, outras peças tiveram que ser feitas especialmente para a nova sopradora. Neste
caso, os equipamentos utilizados nesta etapa foram:
Torno mecânico: O torno é uma máquina de usinagem para remover material da
superfície da peça na forma de cavaco. No processo de torneamento a peça gira enquanto a
ferramenta se desloca para cortar continuamente o material. Inicialmente a ferramenta é
ajustada a certa profundidade de corte (normalmente expresso em mm ou in), ao mesmo
27
tempo em que a peça gira a ferramenta se desloca a certa velocidade. O avanço é a
distância que a ferramenta percorre a cada volta da peça (expresso em mm/volta ou
in/volta), como resultado desses movimentos o cavaco é produzido e move-se sobre a face
da ferramenta.
Fresa: Em complemento as operações de torneamento que produz seções
circulares, outras operações de usinagem podem produzir geometrias mais complexas
utilizando ferramentas mono cortantes ou multi cortantes. O processo de fresamento é um
processo bastante versátil, neste processo a ferramenta denominada fresa gira e desloca-se
em várias direções e ângulos para cortar o material. A usinagem é utilizada nas peças em
que não é possível haver utilização do corte laser. Não é interessante haver utilização de um
equipamento CNC, pois o número de peças é pequeno e a diversidade muito alta.
Por ser um complemento, essa etapa é realizada em conjunto com a anterior e, por
isso, possuem uma saída única que é a relação de peças para corte a laser e desenho
técnico para usinagem, com especificação do material, pontos de união (solda e
aparafusamento) e tratamento superficial que cada peça será sujeitada.
Equipamentos para Automação: De posse de todo o projeto mecânico do
equipamento, o engenheiro responsável descreve o quadro sinótico dos movimentos
necessários para o funcionamento da máquina.
Tabela 1 - Quadro sinótico
Mesa
Placa
Faca
Canhão
Sopro
Pinça
Fecha
pinça
1°
↑
2°
3°
4°
5°
↓
6°
7°
↑
8°
9°
10°
11°
↓
↑
↑
↓
↑
↑
↑
↓
↓
Fonte – Tecnibra
Sendo ↑ para avanço e ↓, recuo.
Essa informação é direcionada para o eletro-técnico que, em parceria com um
engenheiro eletricista terceirizado, desenvolve o esquema elétrico do equipamento e a
programação necessária.
Com essa etapa, o projeto possui a programação necessária para utilização de CLP
e a listagem de material elétrico e eletrônico (do sistema de potência até eletro-válvula,
sensores, CLP e IHM).
28
3.5.2.4. Planejamento da Execução
Com o projeto finalizado, inicia-se a fabricação do equipamento. Esta etapa é
subdividida em outras 12. Estas são executadas de forma paralela.
3.5.2.4.1. Compras
Objetivando o custo mínimo de estoque, os materiais são comprados a partir do
planejamento de sua utilização e prazo de entrega. No quadro abaixo são descritos os
materiais necessários e o prazo de entrega para cada um deles. A partir da listagem de itens
a serem comprados define-se a relação de itens predecessores e sucessores, gerando um
gráfico de Gantt (ver anexo 2 e 3) para toda a execução.
Tabela 2 - Relação de itens para compra
Matéria-prima
Perfil Tubular quadrado
50x50x6000x2 mm
Conjunto de chapas de aço
carbono
Eixos, tubos e buchas
Mancais e rolamentos
Etapa de
utilização
Chassi
principal
Corte laser
Usinagem
Montagem
mecânica
Molde
Montagem
mecânica
Canhão e rosca (Extrusora)
Montagem
mecânica
Motores
Montagem
mecânica
Moto-redutores
Montagem
mecânica
Material elétrico
Montagem
elétrica
Material Pneumático
Ajustagem
mecânica
Fonte - Tecnibra
Prazo de entrega
2 dias úteis
5 dias úteis
5 dias úteis
5 dias úteis
35 dias úteis
45 dias úteis
10 dias úteis
10 dias úteis
10 dias úteis
10 dias úteis
3.5.2.4.2. Construção do chassi principal
Como a entrega do material para construção do chassi principal é rápida, sua
fabricação é a primeira a se iniciar. Um motivo importante para que o chassi seja o primeiro
a ser executado é que com sua montagem o projetista consegue dar início a uma melhor
visualização espacial do equipamento a qual, antes, só podia ser feita a partir do
computador. Outro motivo importante é a preocupação que se deve ter na sua construção,
isto que receberá todas as outras peças. A atividade dura, no máximo, 7 dias úteis,
considerando que será executada por um soldador e um ajudante.
3.5.2.4.3. Terceirização do corte a laser
29
Esta etapa é dependente somente da conclusão do projeto e da entrega das chapas. A
partir da chegada das chapas na empresa que executa o serviço e do envio por e-mail da
relação de corte e peças, possuem prazo máximo de 10 dias úteis para entrega de o todo o
material. As peças são levadas para as dependências da empresa através de transporte
terceirizado.
3.5.2.4.4. Usinagem
Novamente com a preocupação de utilizar o máximo possível de materiais já disponíveis
no mercado, o material para usinagem chega com 5 dias úteis e esta etapa é executada em
paralelo com o corte a laser e construção do chassi principal. Toda a atividade é executada
em uma semana, no caso de utilizarmos somente um torneiro.
3.5.2.4.5. Montagem das peças
De posse das peças originadas do corte terceirizado e das peças usinadas, a
montagem inicia. O projeto das peças visa, integralmente, a fácil construção do
equipamento, portanto, a etapa de montagem é muito rápida (7 dias úteis), em vista de sua
complexidade e utiliza-se solda MIG para união das peças.
A soldagem ou soldadura é um processo que visa a união localizada de materiais,
similares ou não, de forma permanente, baseada na ação de forças em escala atômica
semelhantes às existentes no interior do material e é a forma mais importante de união
permanente de peças usada industrialmente.
No processo de soldagem MIG (Metal Inert Gas) o arco elétrico é aberto entre um
arame alimentado continuamente e o metal de base. A região fundida é protegida por um
gás inerte ou mistura de gases (argônio, CO2, Hélio ou O2).
Suas vantagens são:
•
Alta produtividade;
•
Facilidade de operação;
•
Processo automatizável;
•
Baixo custo;
•
Não forma escória;
•
Cordão de solda com bom acabamento;
•
Gera pouca quantidade de fumos;
•
Soldas de excelente qualidade;
30
Suas limitações:
•
Regulagem do processo bastante complexa;
•
Não deve ser utilizado em presença de corrente de ar;
•
Posição de soldagem limitada;
•
Probabilidade elevada de gerar porosidade no cordão de solda;
•
Produção de respingos;
•
Manutenção mais trabalhosa;
A montagem das peças oriundas do corte laser é feita através desse tipo de solda.
Além disso, o chassi (parte estrutural do equipamento) é totalmente soldado por esse
processo.
Com as peças montadas é feita pré-montagem do chassi principal a fim de verificar
se há necessidade de algum ajuste antes das peças sofrerem algum tratamento superficial.
3.5.2.4.6. Tratamento superficial
Desde o final do projeto já existe a relação de peças a serem pintadas e zincadas. Para
a cobertura das peças do equipamento será utilizada pintura eletrostática a pó. Esse tipo de
pintura é considerado um dos mais avançados sistemas de revestimento de peças e é
resultado de vários anos de pesquisa. Consiste em eletrizar o pó a ser utilizado e pulverizálo em direção à peça a ser recoberta, através da utilização de ar comprimido. Após a total
cobertura da peça, essa segue para uma estufa de curagem. O equipamento básico para
utilização desse tipo de tratamento superficial é:
•
Fonte geradora de alta tensão com unidade de comando (pneumático
e elétrico);
•
Bomba de sucção do pó (venturil);
•
Reservatório para fluidização do pó;
•
Pistola de pulverização/ionização;
•
Cabos e mangueiras de interligação;
•
Estufa para cura.
Suas principais vantagens são:
•
Amplo espectro de aplicações;
•
Ausência de solventes orgânicos;
•
Mínima agressão ao meio ambiente;
31
•
Alto grau de automação;
•
Facilidade e rapidez na troca das cores, devido à não necessidade de
limpeza com solventes;
•
Alta eficiência na transferência. Não existe perda do material durante a
aplicação, pois o pó do overspray é reaproveitado. Dessa forma o
aproveitamento da tinta em pó chega a cerca de 98%;
•
Aplicação em uma única camada (em geral não necessita primer);
Elevada resistência química e mecânica (impacto, corrosão, radiação
U.V., etc.);
•
Possibilidade de obterem-se camadas de 30 a 500 micra;
•
Acabamento final atraente e de alto nível;
Além da pintura eletrostática a pó, utiliza-se a zincagem de algumas peças,
principalmente as usinadas. A zincagem por imersão a quente é um processo de
revestimento de peças de aço ou ferro fundido, de qualquer tamanho, peso, forma e
complexidade, visando sua proteção contra a corrosão. Após o desengraxamento
necessário para remover óleos e graxas, as peças são decapadas geralmente em ácido
clorídrico ou sulfúrico. Os inibidores podem ser adicionados ao ácido, de maneira que se
removam somente a ferrugem e as escamas (ou carepas) de óxidos e o metal-base seja
pouco atacado. Quando o material é imerso na cuba de zincagem, o ferro e o aço são
imediatamente molhados pelo zinco. Ao se retirar as peças do banho, uma quantidade de
zinco fundido é arrastada sobre as camadas de liga e, ao se solidificar, transforma-se na
camada externa de zinco praticamente puro. O resultado é um recobrimento formado por
uma camada externa de zinco e várias camadas de liga Fe-Zn que estão unidas
metalurgicamente ao metal-base. Após a zincagem, a superfície pode ficar brilhante, cinzafosca ou floreada, dependendo de vários fatores. A presença ou ausência de brilho ou as
várias tonalidades do cinza não tem qualquer efeito sobre a eficácia do revestimento.
Com todas as peças montadas, inclusive chassi, todos os componentes do
equipamento são pintados com pintura eletrostática a pó ou enviados para zincagem.
3.5.2.4.7. Montagem mecânica:
Com todas as peças prontas e tratadas, inicia-se a montagem final do equipamento.
Nesta etapa, além das peças vindas do tratamento superficial, a maioria dos componentes
listados na etapa de compras já está nas dependências da empresa ou estão a caminho.
3.5.2.4.8. Ajustagem mecânica
32
Por se tratar de um equipamento nunca antes fabricado, no final da montagem
mecânica, existem algumas peças que necessitam de ajustes ou necessitam alterações
significativas. Portanto, é importante contar com uma etapa somente para esses ajustes,
pois, mesmo com alto grau de detalhamento no projeto sempre existe alguma alteração ou
modificação a ser feita.
3.5.2.4.9. Montagem elétrica
O início da montagem dos componentes elétricos da máquina depende somente da
compra material referente. E o final dessa montagem deve coincidir com o final da
ajustagem mecânica, para que se inicie a montagem final.
3.5.2.4.10. Montagem final
A montagem final consiste basicamente em unir a parte mecânica à parte elétrica do
equipamento. No final da etapa, o produto está teoricamente pronto.
3.5.2.4.11. Start-up técnico
Com a sopradora totalmente montada, é alimentada (energia e ar comprimido) e
iniciam-se as parametrizações do equipamento. Abaixo, os parâmetros utilizados:
•
Pressão de 8 Bar para ar comprimido
•
Tensão 380 V, trifásica
•
Carga mínima de 50 KVA
•
Refrigeração por água
•
Posicionamento dos sensores
•
Parâmetros de supervisão do programa
•
Parâmetros de velocidade de movimento
•
Teste do programa
Depois de toda a parametrização são feitos os primeiros ciclos produtivos do
equipamento e listam-se as modificações necessárias para sua melhoria.
3.5.2.4.12. Ajustagem técnica
Como no caso das peças para a ajustagem mecânica, principalmente o programa
desenvolvido exclusivamente para a máquina necessitará de algum ajuste, além de possível
aumento do número de sensores e proteção.
Ao final dessa sub-etapa, finaliza-se a fabricação.
33
3.5.2.5. Testes
A etapa de testes consiste em colocar o produto em funcionamento intenso. Existe
acompanhamento diretamente do projetista que enumera os principais pontos críticos.
3.5.2.6. Start-Up Operacional
O Start-up Operacional é a instalação e inicialização do produto, no local em que o
equipamento funcionará constantemente. Durante esse período, os operadores passam por
treinamento operacional em que aprendem a trabalhar com a máquina.
No local de operação, são novamente parametrizados todos os itens do start-up
técnico, sendo evidenciados todos esses parâmetros aos operadores e/ou técnicos que
acompanharão o equipamento, indicando:
•
Processo de inicialização;
•
Supervisões de ciclo;
Alarmes propostos, ou seja, possíveis erros que o controle da máquina pode
acusar e possíveis soluções.
•
Ciclo normal de trabalho;
Condições normais de temperatura, pressão e velocidade.
•
Manutenção preventiva;
Lubrificação de guias, hastes e fusos;
•
Manutenção remediativa
Relação de peças necessárias para se manter em estoque
•
Processo de desligamento
•
Alertas para prevenção de acidentes.
Finalizada a sub-etapa, o processo de desenvolvimento e fabricação do equipamento
está terminado.
34
3.6 O PROCESSO REAL DE FABRICAÇÃO DO PROTÓTIPO
3.6.1. Anteprojeto
Como os recursos financeiros da empresa são escassos, trabalhou-se com a
estratégia de vender o equipamento a um preço inferior ao mercado para que fosse possível
desenvolver o projeto. Os clientes que optam por esse processo são sempre clientes
parceiros, os quais possuem considerável intimidade. Além disso, o engenheiro projetista
possui boa reputação e conhecimento do mercado, o que diminui consideravelmente o risco
do equipamento não funcionar perfeitamente.
Um ponto negativo é que o prazo nunca é cumprido e a máquina sofre modificações
de projeto no decorrer da fabricação.
O protótipo então, é um equipamento a ser utilizado por um cliente/parceiro da
empresa.
Como saída desta etapa o projeto foi esboçado em Solid Works. O software de CAD
3D SolidWorks permite testar e rever, facilmente, a concepção do produto em 3D, de modo
a reduzir o tempo de projeto em 20-30%. O SolidWorks não só permite uma aprendizagem e
uma utilização simples, como também oferece uma compatibilidade inigualável com o
software AutoCAD e outros sistemas CAD.
Esse software permite ao projetista maior velocidade na execução de algumas
etapas do projeto, como, por exemplo, o anteprojeto, juntamente com seu design e projeto
conceitual, que serão feitos simultaneamente.
3.6.2. Projeto e Execução
O projeto somente se efetivou quando foi fechado, ou seja, o cliente parceiro enviou
confirmação de compra para que o projeto fosse concluído. As fases planejadas foram
cumpridas, mas a divisão em 5 etapas bem definidas de projeto e 12 de execução não
ocorreram.
3.6.2.1. Dimensionamento
Foi efetuado em paralelo com todas as outras etapas, ou seja, teve-se uma visão
geral da relação de cargas e forças do equipamento e seus movimentos. Todas as
conclusões somente foram tiradas no decorrer da projetação de cada peça.
3.6.2.2. Peças para Corte Laser e chassi principal
Como já houve atraso no início do projeto com o fechamento do acordo de
fornecimento do produto/protótipo para o cliente, resolveu-se, logo após o projeto do chassi
principal, iniciar sua fabricação. O segundo adiantamento foi em relação às peças para corte
35
a laser, as quais foram enviadas antes do término do projeto de torno, que é a
complementação das peças cortadas a laser.
3.6.2.3. Peças para usinagem
Conclui-se 75% das peças usinadas no tempo pré-determinado. O restante optou-se
por ser feito com o adiantamento da montagem da máquina, pois dependiam de algumas
medidas ainda imprecisas. Por exemplo, os eixos dos redutores dependem da medida
destes, as quais podem ser visualizadas através da ficha técnica disponível no site do
fabricante, mas, por precaução, decidiu-se esperar a peça chegar. Mesmo sem concluir os
projetos, iniciou-se a execução do serviço.
3.6.2.4. Peças mecânicas a serem compradas
A preocupação inicial do projetista foi a de criar, o mais rápido possível, frentes de
trabalho para que a execução não atrase por conta do projeto. A partir desse adiantamento,
voltou-se à etapa de discussão a respeito de dimensionamento para que fossem definidas
com exatidão as peças a serem compradas. Com as peças definidas, criou-se uma relação
de compras com especificação técnica e data ideal de compra de acordo com a execução
de cada uma das frentes de trabalho. Como acordado no início do projeto, o financiamento
deste seria feito com um cliente parceiro, portanto, a etapa de compra de peças foi
altamente dependente dele. Mesmo sem investimento do financiador, as compras iniciaramse com a aquisição de uma das inovações mecânicas do equipamento: as guias de alumínio
e buchas de Polímero de Engenharia. Somente com a efetivação da compra foi informado
que as peças adquiridas não possuíam estoque e necessitariam ser importadas. O prazo
para importação foi de 28 dias úteis.
3.6.2.5. Automação
Com o corpo principal do equipamento sendo construído, ficou mais simples para
que o projetista e o técnico conversassem a respeito da automação. Definiram os principais
movimentos e confirmaram, principalmente, a potência necessária de cada motor e o quadro
sinótico dos movimentos. Com essas informações, coube ao eletrotécnico fazer a listagem
de material para início do desenvolvimento do programa e definição dos melhores sensores
e componentes elétricos.
3.6.2.6. Montagem mecânica
Iniciou-se a montagem. Com a chegada das guias e buchas importadas ocorreu sua
pré-montagem e, pela primeira vez, pode-se constatar e concluir a respeito dos movimentos
inovadores que passaram a ser através de tração por motor elétrico. Com os testes, viu-se
36
que uma parte das guias não suportou o peso da placa principal de suporte do molde e
tiveram de ser substituídas por trilhos convencionais com roldanas rolamentadas. O
desempenho das guias lineares é altamente sensível a qualquer desnivelamento da base
onde é fixada. Como essa base não foi retificada, o movimento foi prejudicado. Tinha-se a
alternativa de retificar a base de fixação ou substituir o conjunto por roldanas sobre trilhos.
Por se tratar de uma peça relativamente nova e com possibilidades de ocorrerem mais
problemas durante o desenvolvimento, além do processo de retífica da base ser oneroso,
optou-se pela substituição. O processo de modificação demorou 2 meses, pois houve 4
experiências com trilhos e, somente no último, houve sucesso.
3.6.2.7. Compras de peças
Com o investimento parcial feito e uma programação bem detalhada do restante das
importâncias, optou-se por efetuar a compra das peças de maior prazo de fabricação para
que o protótipo não sofresse mais atraso ainda no cronograma. Portanto, efetuou-se a
compra da extrusora e molde (ilustrações abaixo).
Figura 11 – Extrusora
Fonte – Tecnibra
37
Figura 12 – Molde
Fonte - Tecnibra
3.6.2.8. Automação (segunda etapa)
A primeira versão do programa foi concluída. Inicia-se a etapa de testes do programa
através de um dispositivo de fabricação própria, que simula os efeitos de entradas e saídas
do programa. Como qualquer sistema, o programa possui entradas, processamento e
saídas.
No caso do protótipo em estudo, as entradas consistem em sinais 0/24 Volts de
sensores e contatores. Elas são ‘’os olhos’’ do CLP e informam o momento certo de disparar
algum ciclo de processamento, além de supervisionarem os movimentos. A supervisão de
ciclo é muito importante em qualquer programação de equipamento automático. Consiste
em criar alguns pré-requisitos para o funcionamento os quais, se não cumpridos, fazem com
que a máquina pare a operação automática e acuse algum alarme. Por exemplo, a extrusora
só pode começar a funcionar depois que a temperatura das resistências instaladas em seu
entorno estejam de acordo com o set-point pré-definido. Se, por esquecimento do operador
ou queima de alguma das resistências, a temperatura não estiver no nível correto e
tentarem ligar a extrusora, o CLP impede e gera um alarme dizendo “TEMPERATURA NÃO
OK PARA INÍCIO DE CICLO”.
O processamento é a programação em linguagem Ladder. No caso do CLP a ser
utilizado (Atos - Schneider), o software de programação é o WinSup 2. No caso desse
38
equipamento, o software foi desenvolvido por uma empresa de automação parceira da
Tecnibra. Portanto, o a primeira versão do programa é terceirizada com objetivo de se
ganhar tempo no desenvolvimento e as modificações posteriores são feitas pelo próprio
técnico.
As saídas são sinais gerados a partir de informações das entradas e do
processamento os quais acionam, no caso do protótipo, contatores, eletro-válvulas, inversor
de freqüência, entre outros. Como exemplo, o CLP libera um sinal para o inversor de
freqüência da extrusora que por sua vez aciona o motor da extrusora.
Durante os testes foram feitos os ajustes necessários e o programa ficou pronto para
ser instalado no CLP da máquina antes mesmo da montagem mecânica estar totalmente
concluída. As peças de compras chegaram, mas o restante do valor a ser investido não
ocorreu por problemas financeiros da empresa parceira. A máquina, no momento deste
relatório, está com a estrutura toda montada e seus componentes onerosos comprados,
porém faltam itens fundamentais para os testes do equipamento. Considerando que haveria
as condições pré-combinadas de financiamento do protótipo, optou-se por comprar peças de
fabricação demorada, mas que não são de utilização imediata e não são itens que possam
apresentar algum tipo de problema. A parte crítica do equipamento seriam seus
movimentos, controlados pelos moto-redutores e conjunto elétrico. Como e esses itens não
foram adquiridos não se pôde dar prosseguimento à fabricação do protótipo.
39
Capítulo IV
CONCLUSÃO
Como evidenciado, o protótipo não foi concluído. Entretanto, podemos visualizar
neste estudo de caso, a aplicação real do embasamento teórico demonstrado no capítulo 2.
Inicialmente, pode-se classificar o desenvolvimento da sopradora como um projeto
de produto, pois consiste na criação de um produto exclusivo em que no processo de
criação observa-se início e fim bem definidos a partir de um cronograma, ou seja, é uma
atividade finita.
Observando-se seu cronograma de desenvolvimento (ver anexo 1), podemos
identificar claramente a aplicação dos conceitos de Engenharia Simultânea em que as
tarefas são alocadas de forma paralela no decorrer do tempo, definindo as relações de
interdependência e encurtando o prazo final de conclusão. Outro conceito do mesmo tema é
a maneira como o projeto é totalmente integrado entre as os diferentes setores da empresa.
Como exemplo, o projeto mecânico trabalha em função da capacidade e viabilidade do setor
produtivo e o projeto elétrico trabalha atendendo diretamente as necessidades evidenciadas
pelo projeto mecânico.
O projeto conceitual foi sendo aprimorado a partir de uma idéia que, por sua vez, foi
mais bem elaborado através de reuniões constantes entre engenheiros e técnicos da
empresa e o corpo técnico dos principais fornecedores. Não houve uma declaração formal
de um processo de Brainstorming no decorrer dessas reuniões, mas a idéia principal de
todas as que foram realizadas foi a de que se apontassem os pontos críticos de um
equipamento com o conceito requerido e aguardavam-se as alternativas de soluções por
parte de qualquer indivíduo. Identificando e elaborando formas de gerir todos os pontos
críticos, temos o início da etapa de anteprojeto, definindo-se a arquitetura do equipamento.
Durante a definição da arquitetura e no início do projeto, a metodologia DFM (Design
for Manufacturing) foi amplamente utilizada. Entre suas características, um dos principais
pontos observados e aplicados durante o desenvolvimento foi a adaptação do projeto ao
processo de fabricação disponível. Como exemplo, por se tratar de um recurso de fácil
acesso e com tecnologia familiar, a utilização do corte a laser em todos os componentes da
sopradora substituiu operações com fresa, fundição e conformação de chapa. Todas estas
operações, se usadas, fariam com que o processo de fabricação fosse mais lento e oneroso.
Outro ponto é a utilização de componentes existentes no mercado. Como exemplos, o
projeto eletro-eletrônico fez uso de materiais genéricos, especificando-se somente o
programa a ser utilizado, em vez de se preocupar com a confecção de um sistema de
controle próprio (por exemplo, não houve necessidade de se desenvolver uma placa de
circuito impresso, micro-controlada e dedicada ao equipamento); houve foco no
40
desenvolvimento do sistema de movimentação, o qual seria o diferencial do produto,
enquanto, o restante dos componentes mecânicos foram definidos a partir dos já utilizados
pelo mercado (por exemplo, extrusora e molde ).
Em relação ao desenvolvimento da parte eletrônica do protótipo, um ponto de muita
importância é a Interface Homem-Máquina (IHM). Nesta etapa, conceitos de ergonomia
foram comumente utilizados. A IHM dispõe de todas as informações necessárias para que o
operador possa examinar o funcionamento do equipamento (nível de temperatura,
velocidade de extrusão etc.) sem ter contato direto com ele. Além disso, o software possui
intertravamentos que impedem o operador de liberar qualquer função que possa vir a
danificar o equipamento ou causar algum acidente. Um exemplo clássico é que a extrusora
não pode ser acionada sem que a temperatura de ‘‘derretimento’’ do polímero esteja
adequada. Portanto, o software não permite que o operador execute essa operação. Outro
exemplo é que a máquina possui alguns sensores dedicados à prevenção de acidentes
(sensores de abertura de portas).
Relacionando os conceitos de gerenciamento de projetos com o gerenciamento do
desenvolvimento da sopradora elétrica, podemos observar algumas das sub-etapas
definidas pelo PMI. A Gerência de Tempo, através do cronograma de fabricação do
protótipo, a Gerência de Custos e Aquisição, através do orçamento das principais peças do
protótipo e definição das datas ideais para aquisição do material.
Através deste estudo pudemos perceber que o causador de atrasos no
desenvolvimento da sopradora é sua concepção mecânica. Mais especificamente, a
determinação do melhor conceito de dispositivo de movimentação da mesa principal (as
guias lineares) foi o fator complicador. Por outro lado, os dispositivos elétricos e eletrônicos
para a concepção da sopradora estão muito bem testados e muito bem desenvolvidos (já de
uso comum).
As sopradoras são projetadas a partir de utilização de movimentos a força hidráulica
desde o início do século passado e, até hoje, é o processo predominante. Até o momento a
solução de utilizar motores elétricos na substituição daqueles, tem se tornado cada vez mais
positiva.
O ponto crítico do desenvolvimento da sopradora elétrica o qual fez com que a
fabricação do protótipo do equipamento não pudesse ser concluída até o presente momento
foi a viabilidade financeira do projeto.
De acordo com o planejamento financeiro, a empresa financiadora deveria cumprir
com alguns pagamentos de acordo com a programação de compras (ver anexo 1). Como
isso não ocorreu, a Tecnibra viu-se obrigada a interromper o processo de fabricação do
protótipo.
41
Para que fica bem claro o principal ponto crítico, o desenvolvimento do equipamento
em estudo pode ser dividido em 2 partes. A primeira é a concepção da idéia, a busca de um
financiador e posterior desenvolvimento e planejamento da fabricação do protótipo. A
segunda etapa seria a fabricação do protótipo de acordo com o projeto e planejamento.
A primeira etapa foi totalmente executada e concluída dentro do prazo proposto,
enquanto a segunda, mesmo ocorrendo retrabalhos e ajustes do projeto mecânico (além de
não ter havido a possibilidade de testar os componentes elétricos e o programa do
equipamento), não pode ser prosseguida pela escassez de capital.
Essa inviabilidade financeira é o maior complicador para uma empresa de pequeno
porte. A estratégia de utilizar capital externo foi muito interessante, contudo o detalhe de não
se poder contar com o valor nos prazos corretos fez com que o desenvolvimento fosse
prejudicado. Se fossem feitas todas as compras contando com a entrada do dinheiro em
todas as datas corretas, a empresa, com certeza sofreria uma grave crise financeira.
Ressalta-se que o setor financeiro foi profundamente afetado pelo atraso do
desenvolvimento do produto. Isso claramente gerou algumas conseqüências negativas para
a empresa. Além do protótipo não ter ser concluído e, portanto, não ter sido possível
entregar ao cliente a tempo, a empresa ficou impedida de mostrar para o mercado o novo
equipamento e não pôde constatar sua real viabilidade comercial. Outro ponto negativo foi o
investimento de mão-de-obra que a empresa se dispôs a ceder e não teve retorno no tempo
esperado.
42
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43
Anexo 1 – Cronogramas do Projeto em MS-Project
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Anexo 2 - Mesa