modelo para análise e seleção de alternativas na etapa conceitual de projeto

304 Pages·2007·6.29 MB·Portuguese

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
CAMPUS DE CURITIBA

DEPARTAMENTO DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA E DE
MATERIAIS - PPGEM

FÁBIO RIBEIRO DE CAMARGO

MODELO PARA ANÁLISE E SELEÇÃO DE
ALTERNATIVAS NA ETAPA CONCEITUAL DE PROJETO

UMA ABORDAGEM ENVOLVENDO VARIÁVEIS DO PROCESSO DE
NEGÓCIO

CURITIBA
AGOSTO – 2007
FÁBIO RIBEIRO DE CAMARGO

MODELO PARA ANÁLISE E SELEÇÃO DE
ALTERNATIVAS NA ETAPA CONCEITUAL DE PROJETO

UMA ABORDAGEM ENVOLVENDO VARIÁVEIS DO PROCESSO DE
NEGÓCIO

Dissertação apresentada como requisito parcial
à obtenção do título de Mestre em Engenharia,
do Programa de Pós-Graduação em
Engenharia Mecânica e de Materiais, Área de
Concentração em Engenharia de Manufatura,
do Departamento de Pesquisa e Pós-
Graduação, do Campus de Curitiba, da
UTFPR.

Orientador: Prof. Carlos Cziulik, Ph.D.

CURITIBA
AGOSTO – 2007
TERMO DE APROVAÇÃO

FÁBIO RIBEIRO DE CAMARGO

MODELO PARA ANÁLISE E SELEÇÃO DE
ALTERNATIVAS NA ETAPA CONCEITUAL DE PROJETO

Esta Dissertação foi julgada para a obtenção do título de mestre em
engenharia, área de concentração em engenharia de manufatura, e aprovada em
sua forma final pelo Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica e de
Materiais.

_________________________________
Prof. Neri Volpato, Ph.D.
Coordenador de Curso

Banca Examinadora

___________________________ ___________________________
Prof. Carlos Cziulik, Ph.D. Prof. Henrique Rozenfeld, Dr.Ing.
(UTFPR) (USP - São Carlos)

___________________________ ___________________________
Prof. André Ogliari, Dr.Eng. Prof. Milton Borsato, Dr.Eng.
(UFSC) (UTFPR)

Curitiba, 02 de agosto de 2007.
iv

Ao meu pai, Walfrido Camargo (in memoriam).
Minha eterna fonte de inspiração e motivação.
v
AGRADECIMENTOS

Qualquer moção de citar todas as pessoas que de forma direta ou indireta
envolveram-se com este trabalho seria insuficiente para resultar em uma completa e
perfeita declaração de agradecimentos. Contudo, é imperativo ressaltar algumas
importantes contribuições que endereçaram a formação de idéias ou especialmente,
motivaram a contínua busca do saber.

Primeiramente, quero externar o meu sincero agradecimento a minha
querida companheira Beth pelo carinho, confiança e paciência.

Um veemente agradecimento é endereçado ao Professor Carlos Cziulik cuja
motivação promoveu importantes discussões que ampliaram as possibilidades
exploratórias do projeto conceitual e cujas orientações e opinião crítica foram
contribuições admiráveis para o êxito da pesquisa.

Uma especial gratidão a minha família, a “Nêta” minha querida mãe, Cristine,
Roberto, Francis, Sandro, Adriana, Felipe, Gustavo e Juliano pelo encorajamento e
inesgotável confiança.

Durante a organização e desenvolvimento dos eventos experimentais
estabeleceram-se redes de contatos que possibilitaram reunir estudantes e
profissionais de diferentes campos de atividades, reconhecidamente pelo esforço
incondicional de Adriano Biesemeyer e das Professoras Eliane e Josiane
coordenadoras do curso de Desenho Industrial da UTFPR. Adicionalmente, pela
contribuição dos alunos do curso de Engenharia Mecânica da UTFPR Aleksander,
João Marcelo, Henrique, Vítor e Angelo; dos alunos de Desenho Industrial da
UTFPR Thaís, Indra, Leda, Marcelle e Tarsila; da aluna de Administração de
Empresas da PUCPR Gisele; da aluna Oksana do curso de Mestrado do PPGEM,
dos profissionais da área de mercado Fabiano, Marcos, Eduardo, Lílian e Andréa; e
dos profissionais das áreas de produto e marketing, Cláudio Martins (Electrolux) e
Karina Alarcon (Renault do Brasil), respectivamente.

Devo expressar especiais menções pela amizade de Juliane, Niara e
Vanderley, incansáveis colegas do curso de Mestrado em Engenharia do PPGEM e
a Louise pelas proveitosas discussões em língua inglesa.

Finalmente, agradeço as utilíssimas trocas de experiências com os amigos
“confrades” nas reuniões da “turma da engenharia” e pela compreensão por não
citá-los nominalmente.
vi
CAMARGO, Fábio R. Modelo Para Análise e Seleção de Alternativas na Etapa
Conceitual de Projeto, 2007, Dissertação (Mestrado em Engenharia) - Programa de
Pós-graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais, Universidade Tecnológica
Federal do Paraná, Curitiba, 304p.

RESUMO

Um dos elementos críticos para o sucesso de um produto é o processo
decisório referente à seleção de alternativas na etapa conceitual de projeto.
Entende-se como alternativa conceitual, a expressão de um princípio de solução
para uma oportunidade de desenvolvimento, que represente e descreva
aproximadamente a tecnologia aplicada, os princípios de trabalho, a estrutura
funcional e a forma de um produto. Neste processo o consumidor deve ser
considerado como núcleo dos referenciais para a tomada de decisão. Contudo,
adicionalmente devem ser consideradas as peculiaridades inerentes às vantagens
competitivas da organização e a possibilidade de equívocos provenientes da equipe
de avaliadores ou do próprio método de seleção. Assim sendo, apresenta-se uma
proposta para minimizar os riscos do processo por meio do desenvolvimento de um
modelo para análise e seleção de alternativas na etapa conceitual de projeto, cuja
abordagem objetiva contemplar características técnicas com o foco no consumidor e
manter o processo coeso com o negócio, considerando-se diferentes cenários
estratégicos. A resposta do processo provém da consistência do resultado da
seleção, estabelecido pela confiança na condição de não semelhança entre
alternativas. Como suporte à implementação do modelo foi desenvolvida uma
ferramenta computacional denominada de “Plataforma para Análise de Alternativas
(P2As)”, inicialmente avaliada em três aplicações experimentais. Os resultados
preliminares indicam que o rigor no processo de seleção proposto pelo modelo
permite respostas díspares para distintos contextos de negócio.

Palavras-chave: projeto conceitual; avaliação de alternativas; desenvolvimento de
produtos.
vii
CAMARGO, Fábio R. A Model for Analysing and Selecting Alternatives During
Conceptual Design Stage, 2007, Master Thesis (Master of Engineering) - Programa
de Pós-graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais, Universidade
Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 304p.

ABSTRACT

It is a common understanding that a critical gate to an efficient product
development process is the decision making considering the alternatives selection
process during conceptual design stage. Conceptual alternatives can be expressed
as a principle of solution to the opportunity identified for a product development,
which nearly describes: i) the applied technology; ii) the functional structure; iii) the
working principles; and iv) the preliminary product form. Within this process, the
customer demands might be considered as the reference core to the decision
making. However, additionally in this process, there might be included business
features and competitive capabilities of the company. Also, there might be a
misunderstanding by the evaluation team or by the evaluation method itself,
throughout the process of selecting the alternatives. Therefore, this work proposes
an approach that aim to minimize the risk of a wrong choice of an alternative solution,
through a model of evaluation of alternatives during the conceptual design stage that,
beyond the technical and economic criteria (i.e. goals that are customer-oriented)
encompasses the strategic business view, considering distinct strategic scenery. The
response from process is the consistence of obtained results, based on the principle
of non-similarity among alternatives. A computational tool, called Platform to
Alternatives Selection (P2As), has been developed using a spreadsheet as kernel.
This tool has been used in a planned assessment of three experimental applications.
The preliminary results suggest that the model's rigor addresses correctly the core
issues of the model, presenting consistent responses to distinct business contexts.

Key-words: conceptual design; evaluation of alternatives; product development.
viii
LISTA DE FIGURAS

Figura 1- Ilustração das propostas conceituais de uma máquina voadora de Leonardo da
Vinci..............................................................................................................................2

Figura 2- Representação gráfica da aplicação comumente utilizada dos métodos de seleção..4

Figura 3- Representação gráfica do rigor da tomada de decisão e do impacto no sucesso do
projeto...........................................................................................................................3

Figura 4- Novo escopo do processo de desenvolvimento de produtos.......................................11

Figura 5- Diagrama de referência visual dos tópicos de revisão da literatura abordados no
capítulo 2......................................................................................................................12

Figura 6- Diagrama de fluxo de caixa cumulativo durante o desenvolvimento e o ciclo de vida13

Figura 7- Análise fornecimento/demanda e rede de valores.......................................................17

Figura 8- Representação da integração das estratégias em diferentes cenários.......................21

Figura 9- Modelo de Pahl e Beitz para o processo de desenvolvimento de um projeto.............22

Figura 10- Modelo Stage-Gate® de primeira geração de Cooper.................................................23

Figura 11- Modelo Stage-Gate® de terceira geração de Cooper..................................................25

Figura 12- Distinção entre os modelos com e sem etapas – portões, segundo Smith.................26

Figura 13- Representação do sistema Consumidor – Função – Característica, segundo Shillito29

Figura 14- Representação de Itoh da análise dos fatores resultantes do paradigma do
marketing......................................................................................................................30

Figura 15- Representação gráfica da “casa da qualidade”............................................................32

Figura 16- Diagrama de critérios com os respectivos pesos, segundo Pahl e Beitz.....................43

Figura 17- Representação do método s-Pareto frontier, segundo Mattson e Messac..................46

Figura 18- Representação gráfica da origem do conjunto-solução...............................................54

Figura 19- Diagrama de convergência para elaboração do modelo de processo de seleção de
alternativas na etapa conceitual de desenvolvimento de produto................................57

Figura 20- Representação gráfica do modelo proposto.................................................................59

Figura 21- Representação simbólica do modelo...........................................................................60

Figura 22- Representação gráfica detalhada do modelo...............................................................61

Figura 23- Estágios antecessores e sucessores ao modelo proposto..........................................62

Figura 24- Representação de referência visual do desenvolvimento dos passos do modelo
proposto........................................................................................................................63

Figura 25- Exemplo de diagrama de um sistema de critérios, segundo Pahl e Beitz...................64
ix
Figura 26- Diagrama de critério e seus respectivos sub-critérios para o exemplo ilustrativo do
cálculo dos coeficientes de ponderação que afetam o critério global..........................66

Figura 27- Exemplo de diagrama de critérios com os parâmetros associados.............................68

Figura 28- Representação da visão estratégica de organização considerada neste modelo.......69

Figura 29- Diagrama da visão estratégica e os respectivos focos................................................70

Figura 30- Aplicação dos valores de comparação absoluta..........................................................73

Figura 31- Representação gráfica dos cenários em função das expectativas e do fator de
incerteza.......................................................................................................................74

Figura 32- Ajuste da reta entre os pontos otimista e pessimista...................................................77

Figura 33- Interseção e inclinação da reta representativa do cenário pessimista.........................78

Figura 34- Exemplo de uma representação gráfica de pontos fortes e fracos de uma
alternativa.....................................................................................................................83

Figura 35- Distribuição normal padronizada da avaliação de uma alternativa..............................85

Figura 36- Distribuição normal padronizada para duas alternativas.............................................86

Figura 37- Distribuições normais padronizadas para duas alternativas idênticas.........................87

Figura 38- Distribuições normais padronizadas para duas alternativas semelhantes com
médias de valor de desempenho iguais e desvios padrões diferentes........................87

Figura 39- Distribuições normais padronizadas para duas alternativas semelhantes com
médias de valor de desempenho diferentes e valor de confiança menor que o
valor de referência........................................................................................................88

Figura 40- Distribuições normais padronizadas para duas alternativas não semelhantes...........88

Figura 41- Diagrama de critérios para o exemplo ilustrativo.........................................................92

Figura 42- Diagrama de critérios com parâmetros associados para o exemplo ilustrativo...........93

Figura 43- Diagrama da avaliação dos desempenhos para o exemplo ilustrativo........................95

Figura 44- Representação gráfica dos pontos fortes e fracos para o candidato A do exemplo
ilustrativo.......................................................................................................................98

Figura 45- Representação gráfica dos pontos fortes e fracos para o candidato B do exemplo
ilustrativo.......................................................................................................................99

Figura 46- Representação gráfica dos pontos fortes e fracos para o candidato C do exemplo
ilustrativo....................................................................................................................100

Figura 47- Representação gráfica das distribuições normais padronizadas das avaliações
dos candidatos do exemplo ilustrativo.......................................................................103

Figura 48- Representação gráfica das distribuições normais padronizadas das avaliações
dos candidatos do exemplo ilustrativo, para um cenário pessimista........................105

Figura 49- Representação gráfica das distribuições normais padronizadas das avaliações
dos candidatos do exemplo ilustrativo, para um cenário otimista.............................106
x
Figura 50- Simulação de equívoco em valores de avaliação, comparados ao exemplo
ilustrativo....................................................................................................................108

Figura 51- Representação gráfica das distribuições normais padronizadas das avaliações
dos candidatos para a simulação de equívocos no valor de avaliação....................109

Figura 52- Representação gráfica das distribuições normais padronizadas das avaliações
dos candidatos para a simulação de equívocos no estabelecimento de afinidades.111

Figura 53- Representação gráfica das distribuições normais padronizada das avaliações dos
candidatos para a simulação de sensibilidade do modelo para alterações de
prioridades de visão estratégica................................................................................112

Figura 54- Representação gráfica da estrutura do sistema P2As..............................................117

Figura 55- Representação ilustrativa dos dispositivos de segurança do sistema e exemplos
de interface gráfica....................................................................................................118

Figura 56- Ilustração da interface gráfica “menu” da P2As........................................................119

Figura 57- Exemplo ilustrativo da interface gráfica “análise de consistência” com a exibição
da janela de informações...........................................................................................120

Figura 58- Exemplo da interface gráfica para inserção de elementos descritivos com o uso
de listas em caixas de combinação...........................................................................121

Figura 59- Excerto da interface gráfica “Avaliação da Alternativa...” com destaque para a
caixa de combinação de escolha do valor de escala do parâmetro..........................122

Figura 60- Exemplo ilustrativo da interface gráfica de entrada de dados para análise de
cenários.....................................................................................................................122

Figura 61- Excerto da interface gráfica “Afinidades...” com destaque a entrada de dados por
meio das caixas de seleção para determinação das afinidades...............................122

Figura 62- Excerto da interface gráfica “mapa do critério” para verificação de diagrama, com
mensagem de conclusão de ação.............................................................................123

Figura 63- Representação das matrizes de armazenamento de slot e arranjo de entrada de
dados.........................................................................................................................124

Figura 64- Representação das matrizes de armazenamento de slot de entrada dos focos
estratégicos, slot da conversão das afinidades e matriz de arranjo de entrada de
afinidades...................................................................................................................125

Figura 65- Representação gráfica do desmembramento do módulo matemático......................126

Figura 66- Exemplo ilustrativo da interface gráfica de saída do diagrama de desempenho de
uma alternativa..........................................................................................................128

Figura 67- Exemplo ilustrativo da interface gráfica de saída das curvas para análise de
não semelhança entre alternativas............................................................................128

Figura 68- Exemplo ilustrativo da interface gráfica de saída dos resultados numéricos para
análise das alternativas.............................................................................................129

Figura 69- Representação gráfica da estrutura do sistema complementar P2AsTutorial..........130

Figura 70- Exemplo ilustrativo da interface gráfica de uma tarefa com a descrição da função
de um elemento.........................................................................................................132