DFM/DFA: Como projetar produtos e serviços adequados para a manufatura

Fabricar produtos e fornecer serviços conforme as necessidades dos consumidores, nos padrões de qualidade requeridos e em prazos cada vez menores, são características presentes em mercados altamente competitivos.

Para se adequar a estes cenários, as organizações produtivas ou prestadoras de serviços dispõem de uma série de princípios e ferramentas de apoio. Neste número de Manufatura em Foco, abordaremos a questão do tempo de desenvolvimento de novos produtos e as técnicas disponíveis para reduzi-lo.

Este conjunto de técnicas e princípios focado na redução do tempo de desenvolvimento de produtos é conhecido pela sigla DFX. As principais derivações do DFX são:

• O DFM (Design for Manufacturing), que agrega os princípios a serem utilizados na fase de projeto, e que facilitam o processo de fabricação dos produtos;
• O DFA (Design for Assembly), que engloba os princípios a serem utilizados na fase de projeto do produto, que facilitam sua montagem;
• O DFSS (Design for Six Sigma), que define a metodologia de desenvolvimento de produtos e as técnicas de apoio a serem utilizadas, para garantir que o projeto de produtos e serviços ocorra isento de falhas.
• Ao longo dos últimos anos, particularmente após a década de 80, com a introdução em larga escala de recursos computacionais de apoio a atividades de projeto e fabricação, conhecidas como CAx (Computer Aided x), o uso de DFX se tornou fundamental como fator de vantagem competitiva para o desenvolvimento ágil de produtos e serviços.

DFM e DFA: conceito, aplicação e benefícios:
O DFX é definido como “um conjunto de técnicas, princípios e recomendações que possibilitam alcançar padrões adequados de manufaturabilidade”.

Por manufaturabilidade entende-se: “a capacidade de executar as operações necessárias para garantir a efetiva fabricação do produto, conforme projetado”.

Assim, aumentar a manufaturabilidade envolve:

• Fabricação e montagem simplificadas;
• Melhores condições ergonômicas para operadores;
• Níveis de qualidade mais consistentes e melhores;
• Redução da complexidade e da variedade de componentes;
• Redução do nível de retrabalho, perdas e custos de garantia;
• Redução de perdas por movimentação e transporte;
• Redução do tempo de execução de projetos;
• Redução de problemas de produção;
• Redução de custos de produção e investimentos em novos dispositivos e ferramental.

Pesquisadores da área de Engenharia e Projeto de Produto estimam que de 70 a 85% dos custos de um novo produto ou serviço (dependendo da complexidade e do grau de inovação) são definidos no estágio inicial de desenvolvimento. Por isso, grande ênfase deve ser dada na aplicação de princípios que facilitem, posteriormente, a manufaturabilidade (ver figura 1).

Ao longo dos anos, vários princípios foram identificados para auxiliar projetistas e engenheiros na tarefa de simplificar projetos de produtos e serviços de forma a facilitar sua fabricação.

Estes princípios foram organizados por diversos autores e estudiosos da área. As tabelas seguintes apresentam uma síntese destes princípios.

A tabela 1 mostra as recomendações de Boothroyd, Dewhurst e Knight (1994) para os principais critérios a serem considerados em um estudo DFA.

A tabela 2 apresenta os princípios adotados pela Motorola, expressos em seu programa DFSS (Design for Six Sigma). E a figura 2 apresenta um exemplo de componente com projeto revisado, de acordo com os preceitos DFX.

A aplicação de DFX deve ser estruturada em 4 níveis: funções do produto, a sua estrutura, o seu ciclo de vida e seus componentes.

Um aspecto de fundamental importância a ser considerado é “projetar para as atuais capacidades (capabilidades) de processos disponíveis”. Ou seja, é essencial considerar as limitações dos processos produtivos quando se projetam componentes de um novo produto. Se esta limitação não for considerada, há o risco de projetar componentes que os recursos de montagem não são capazes de atingir, em termos de precisão.

Um aspecto de fundamental importância a ser considerado é “projetar para as atuais capacidades (capabilidades) de processos disponíveis”. Ou seja, é essencial considerar as limitações dos processos produtivos quando se projetam componentes de um novo produto. Se esta limitação não for considerada, há o risco de projetar componentes que os recursos de montagem não são capazes de atingir, em termos de precisão.

Quando houver a necessidade de definir a utilização de processos com capabilidades diferentes das disponíveis, a necessidade de novos investimentos em recursos que aumentem essa capabilidade dos processos deve sempre ser acompanhada de um estudo de ROI para avaliar as melhores alternativas.

Os princípios DFX foram aperfeiçoados ao longo dos anos. Atualmente, são organizados de acordo com as características preponderantes dos produtos e serviços que se necessita desenvolver.

Assim, existem recomendações específicas para montagens mecânicas, eletromecânicas e manuais, conforme mostrado na tabela 3, a seguir.

Além da aplicação dos princípios DFX, existem várias técnicas que podem ser utilizadas de forma a auxiliar na redução do tempo de desenvolvimento de novos produtos, ou mesmo para introduzir modificações de projeto em produtos ou serviços já existentes.

Uma das principais técnicas é a Engenharia Simultânea (ES). Vários autores e pesquisadores da área de Engenharia de Produto consideram a Engenharia Simultânea como a mais importante ferramenta de apoio aos princípios DFX.

A figura 3 apresenta as principais características da Engenharia Simultânea. Seu principal objetivo é reduzir o tempo de desenvolvimento através da realização de etapas do projeto de forma simultânea (ou concorrente), em substituição à forma tradicional, sequencial e dependente do término da etapa anterior.

É definida como uma abordagem para o desenvolvimento integrado e concorrente de produtos, incluindo o processo de fabricação e montagem. Busca obter da equipe de projeto a consideração de todos os elementos que compõem o ciclo de vida de um produto, desde as etapas de concepção até o descarte pós- -uso. Inclui especificações e considerações relativas a prazos, qualidade, custos e requisitos de clientes.

A evolução dos sistemas CAx – já citada neste texto – facilitou a aplicação de Engenharia Simultânea por possibilitar ganhos importantes de velocidade e agilidade na troca de informações e arquivos eletrônicos, substituição do uso intensivo de papel, implantação de modificações, estudos de padronização e modularização.

A figura 4 mostra como a aplicação de ES pode gerar a redução do tempo de desenvolvimento através da realização concorrente de parte das atividades de projeto. A aplicação de Engenharia Simultânea também pressupõe que exista uma equipe de profissionais dedicados ao projeto do produto/serviço, com tempo e recursos para trabalhar em equipe, durante a execução das atividades. A gestão do projeto deve ser realizada de forma estruturada e disciplinada, para que os resultados e o foco do trabalho sejam mantidos.

Embora o conceito de Engenharia Simultânea seja simples e de fácil entendimento, a execução de projetos enfrenta dificuldades de ordem prática, uma vez que a maior parte das organizações ainda se estrutura na forma departamentalizada, em estruturas funcionais.

Esta característica dificulta o trabalho em equipe necessário para que a ES tenha sucesso. A reunião de profissionais de várias áreas ou departamentos diferentes da empresa pode gerar conflitos de gestão, autoridade, responsabilidade, priorização e autonomia para os grupos.

A figura 5 mostra uma configuração recomendada para uma equipe de projeto em Engenharia Simultânea.

Um grande esforço gerencial deve ser despendido para superação destas dificuldades. A atuação de um gestor de projetos e de metodologias como o PMP podem auxiliar na condução de projetos de Engenharia Simultânea.

O DFX e o futuro

Além de todas as recomendações e princípios DFX, nos últimos anos o desenvolvimento de novos produtos enfrenta desafios crescentes em relação Além de todas as recomendações e princípios DFX, nos últimos anos o desenvolvimento de novos produtos enfrenta desafios crescentes em relação ao seu impacto ambiental. Projetar produtos que causem o menor impacto ambiental possível, sem abrir mão da competitividade, configura-se como uma grande preocupação para o futuro.

O uso de materiais recicláveis, a aplicação de processos produtivos não poluentes e com baixo consumo de energia, a facilidade de desmontagens e coleta de produtos pós-uso são fatores cada vez mais importantes a serem considerados nos novos projetos.

O DFE (Design for Environment), outra derivação do DFX, foca os princípios que garantirão o menor impacto ambiental para os novos produtos e serviços. A ênfase nas etapas de coleta, desmontagem, reuso, remanufatura e reciclagem de materiais e produtos descartados para possibilitar seu aproveitamento é um dos pontos principais a serem tratados.

Para os profissionais de Engenharia de Produto e Processos, cabe a tarefa de incorporar as novas demandas aos princípios e recomendações do DFX e desenvolver soluções adequadas a este cenário.