TENDÊNCIA DO DESENVOLVIMENTO DE PRODUTO NA
INDÚSTRIA AUTOMOBILÍSTICA
Prof. Dr.-Ing. Klaus Schützer
Laboratório de Sistemas Computacionais para Projeto e Manufatura, UNIMEP
Rod. Santa Bárbara d’Oeste - Iracemápolis, Km 01 – Santa Bárbara d’Oeste – São Paulo
Engª. Nara Lucia de Souza
Laboratório de Sistemas Computacionais para Projeto e Manufatura, UNIMEP
Rod. Santa Bárbara d’Oeste - Iracemápolis, Km 01 – Santa Bárbara d’Oeste – São Paulo
Abstract
The article deals with the present trend of the automotive industry to increase its
integration to the suppliers for the development of new products. Some of the difficulties
faced by the suppiers to adjust to this integration are presented. As well as the existing
CAD/CAM product data transfer methods and the need for a standadization of these
methods. The importance of this standardization to real integration is stressed, besides the
advantages of this integration.
Keywords: suppliers, integration of CAD/CAM and digital mockup
Palavras-chaves : fornecedores, integração de CAD/CAM e digital mockup
1. Introdução
A forte concorrência mundial que as industrias automobilística vem sofrendo têm
como conseqüência, o fato de que as novas tendências substituirão num futuro próximo as
antigas estruturas na área do processo de desenvolvimento de produtos [1]. O
desenvolvimento de produto ocorre cada vez mais de forma simultânea e distribuída
geograficamente [2].
O sucesso de uma industria automobilística está intimamente associado a sua
capacidade de introduzir novos produtos no mercado. Um produto será tão mais
competitivo quanto maior for o seu diferencial com relação aos seus concorrentes no que
diz respeito ao atendimento das necessidades do consumidor, qualidade e preço. Outra
vantagem competitiva é a capacidade da empresa de não somente produzir produtos cada
vez melhores, mas também reduzir significamente o seu tempo de desenvolvimento, pois
quanto menor o ciclo de desenvolvimento maior será a freqüência com que novos
produtos podem ser introduzidos no mercado [3].
Diante deste desafio é que surgiu a necessidade da Engenharia Simultânea (ES). A
ES pode ser definida como “uma abordagem sistemática para integrar o desenvolvimento
do produto, enfatizando a resposta às expectativas do cliente e que incorpora valores de
times, tais como cooperação, confiança e compartilhamento, de forma tal que a tomada de
decisão procede com intervalos grandes de trabalho paralelos por todas as perspectivas
do ciclo de desenvolvimento de produtos, desde o início do processo, sincronizados por
trocas comparativas breves, para produzir consenso” [3].
1
Para este desenvolvimento de produtos de forma simultânea e integrada é necessário
assegurar a capacidade de comunicação informatizada entre diversos parceiros e
fornecedores. Neste sentido a indústria automobilística cada vez mais vêm buscando a
integração total com os seus fornecedores, durante o desenvolvimento de produtos.
Trabalhar em conjunto no desenvolvimento de componentes e de novos produtos, permite
que ambos os lados se beneficiem do conhecimento detalhado do produto e de sua
manufatura. Obtendo desta forma, aumento da qualidade, aumento da produtividade,
rapidez na introdução de novos produtos e projeto e manufatura realizáveis em tempo real.
2. Desafio
Para o real sucesso da ES, é importante assegurar a capacidade de comunicação entre
os diversos parceiros participantes e fornecedores [3]. É necessário a existência de um
gerenciamento de dados de engenharia. Hoje algumas empresas já possuem um sistema
Engineering Data Management (EDM) que oferece uma “plataforma de integração de
todas as pessoas participantes do processo de desenvolvimento, mas não contribuem
diretamente para que este trabalho conjunto possa ser coordenado, isto é, processado de
forma objetiva, efetiva e eficiente” [2].
Na Daimler-Benz, na Alemanha, existe um projeto que têm o objetivo de
desenvolver o diagnóstico distribuído do produto, o digital mockup (DMU), para que todo
o trabalho possa ser coordenado, contribuindo para aprimorar continuamente os futuros
processos de desenvolvimento [4].
A introdução do DMU permite que todas as informações e funções relativas a um
determinado produto possam ser apresentados como modelo virtual de computador.
Podendo o produto todo ser testado antes que qualquer peça tenha sido fabricada, se
ocorrerem falhas nas peças, estas já poderão ser identificadas e corrigidas no computador
pelos projetistas, já no estágio inicial do desenvolvimento do produto. Muitos desses
projetistas encontram-se distribuídos pelos fornecedores, daí a importância da integração
total entre sistemas com os seus fornecedores.
O grande problema que ocorre para esta integração total entre clientes e fornecedores
é que são várias as montadoras, cada uma delas com suas exigências e os seus
fornecedores são praticamente os mesmos.
Estes fornecedores procuram atender aos seus clientes, pois dependem
economicamente deles e como atender as necessidades de cada montadora, este é um dos
problemas que os fornecedores enfrentam. Para a integração total entre as montadoras e os
seus fornecedores no desenvolvimento de produto é necessário que estes possuam sistemas
CAD/CAM compatíveis, para facilitar a comunicação entre eles. No desenvolvimento de
produto, as montadoras trabalham com sistemas CAD diferentes e exigem que seus
fornecedores trabalhem dentro do mesmo sistema, afim de facilitar, agilizar a comunicação
e a transferência de projetos. Mas para os fornecedores fica difícil trabalhar com os
mesmos sistemas CAD/CAM de seus clientes, pois seus clientes são diversos e seus
sistemas também.
A figura 1 apresenta os diferentes sistemas CAD utilizados pelas industrias
automobilísticas e o desafio que um fornecedor enfrenta para trocar dados eficientes com
as mesmas. Portanto, um único fornecedor, fabricante de autopeças, para atender as quatro
industrias automobilísticas teria de possuir três sistemas diferentes de CAD para trocar
informações de projetos com esses clientes, os sistemas seriam: o CATIA, Unigraphics e IDEAS. Diante deste fato, os fornecedores são obrigados a recorrer a transferência de
dados padrões disponíveis no mercado. Entretanto, a utilização destes modos de
transferências normalizados, geram a perda de dados do projeto, o que causam retrabalhos
e atrasos nos projetos.
2
A transferência de dados de projetos de CAD/CAM desenvolvidos em sistemas de
fornecedores diferentes é sempre problemática. Os padrões existentes como IGES (EUA),
VDA-FS (Alemanha) e SET (França) e as ferramentas de software específicas para traduzir
os dados de projeto de um sistema CAD para outro ainda se mostram deficientes. A
possibilidade de distorção de dados está sempre presente [5].
Volkswagem
General Motors
CATIA
Unigraphic
s
Fornecedores
Mercedes Benz
Ford
CATIA
I-DEAS
Figura 1 – Sistemas CAD utilizados pelas industrias automobilísticas.
O grande desafio é como integrar estes fornecedores, dentro de um único padrão,
para que se diminuam os custos, os tempos de desenvolvimento de produto e os retrabalhos
devido a transferências de dados incompletas, para que se possam trabalhar de forma
conjunta e simultânea.
Neste sentido vêm se aprimorando uma nova norma que busca esta padronização, o
grupo de normas ISO 10303, o STEP.
O STEP (Standard for the Exchange of Product Model Data) é um padrão
internacional para o intercâmbio de dados de produto independente do sistema CAx. Como
formato neutro, o STEP isenta os usuários dos formatos de dados específicos de fabricante
de sistemas CAD. Há anos a norma STEP é preparada como padrão internacional para o
intercâmbio de dados de produtos entre diferentes sistemas CAD/CAM [3].
3. Transferência do CAD para o CAM
Se os sistemas CAD e CAM forem do mesmo fabricante não devem ocorrer
problemas durante a transferência de dados. Mas, se forem de fabricantes diferentes é
necessário a utilização de uma interface padrão para a realização desta transferência, e este
tipo de transferência ainda não é perfeito, pois são perdidas muitas informações do projeto.
A geometria da peça transferida do CAD para o CAM ainda não contém todas as
informações necessárias para a geração do caminho da ferramenta. Outro problema
enfrentado são os dados tecnológicos, como exemplo, tolerâncias que quando definidas
pelo usuário do sistema CAD não são transferidas para o sistema CAM, desta forma
provocando um retrabalho, e perda de tempo, uma vez que o usuário do sistema CAM
precisa recorrer ao projeto para definir novamente todos os dados tecnológicos.
A transferência do sistemas CAD para o CAM é realizada de duas formas:
• Através de interfaces: IGES, DXF, VDA-FS, triangularização de superfícies, etc
3
• Através de software de conversão direta de dados entre dois sistemas específicos.
De acordo com os resultados parciais de uma pesquisa realizada, pelo Laboratório de
Sistemas Computacionais para Projeto e Manufatura (Lab. SCPM), entre os diversos
fornecedores de uma industria automobilística os meios de transferências mais comuns
estão demonstrados na figura 2:
100
Empresas [%]
80
60
89
40
64
20
16
0
IGES
VDA-FS
Amostragem: 19 empresas
26
5
VDA-IS
0
SET
21
0
STEP
DXF
CAD/CAD
CATIA
Interfaces
Figura 2 – Interfaces utilizadas nas trocas de dados entre sistemas CAD/CAE
Conforme a figura 2 (fig. 2, a questão permite a empresa mais de uma resposta), a
interface padrão mais comum entre os entre os fornecedores de uma industria
automobilística é o IGES. Mas, o IGES tem apresentado problemas de perda de dados na
transferência, o IGES têm várias versões, na transferência de dados entre os sistemas se as
versões da interface IGES forem diferentes poderá haver distorção dos dados [5]. A VDAFS, sugerida pela associação da industria automobilística alemã com o objetivo de
solucionar os problemas de trocas de informações de superfícies complexas em CAD,
apresentadas pelas outras interfaces, têm produzido dados mais confiáveis, mas está mais
restrita à industria alemã.
As empresas que costumam efetuar grandes volumes de trocas de dados com
parceiros e fornecedores, chegam a gastar milhões de dólares na compatibilização dos
dados, por exemplo, a BMW declarou que gasta US$ 6 milhões anuais com esta finalidade
[5].
Na figura 2, pode-se observar que entre os fornecedores pesquisados da industria
automobilística no Brasil, nenhum deles utilizam a norma STEP. Como o uso no país ainda
é restrito, existe um ceticismo quanto à possibilidade de o STEP vir a ser um padrão de
fato [5]. É preciso um trabalho de “marketing” em cima desta idéia, e de conscientização
da necessidade da utilização deste padrão, e o quais as vantagens oferecidas por este
padrão para todos os parceiros.
Por exemplo, a Mercedes Benz do Brasil utiliza o software CATIA, mas nem todos
os seus fornecedores possuem o CATIA, portanto eles precisam recorrer a uma interface
padrão, como por exemplo, o IGES. Muito desses fornecedores tercerizam este tipo de
serviço, para alguns de seus clientes, devido ao preço de cada software, devido ao custo
que esta aquisição acarreta para se ter um sistema para cada industria automobilística.
4
Nos últimos anos não faltaram iniciativas por partes dos fornecedores de sistemas
CAD no sentido de tentar solucionar este problema, mas a falta de um comprometimento
absoluto destes fornecedores de sistemas e com a regionalização de suas iniciativas por
exemplo, IGES nos EUA, VDA na Alemanha e SET na França , continuaram privando os
usuários de uma solução definitiva [6].
Média de
Utilização
[%]
80
60
40
79
20
3
9
2
1
0
Modelo 2D
Wireframe
Explícito
Superfícies
Explícito
Volumétrico
6
Paramétrico
Superfícies
Paramétrico
Volumétrico
Tipos de Modelos Geométricos
Amostragem: 21 empresas
Figura 3 – Modelamento geométrico utilizado pelos fornecedores
Mas hoje, os processos de integrações tecnológicas que vêm surgindo no mundo
todo, estão intensificando o intercâmbio de dados entre empresas, de maneira que os
fornecedores de sistemas CAD estão cada vez mais pressionados a tornar a troca de dados
e para seus sistemas uma operação fácil e confiável [6]. Nos EUA e Alemanha, há avanços
significativos que indicam que o padrão STEP caminha para se tornar um padrão de fato.
Centros de fomento ao STEP já funcionam em diversos países. PDES Inc. (EUA),
ProSTEP (Alemanha), Nippon STEP Center (Japão), CADDETC (Inglaterra), Goset
(França), C-STEP (China) e B-STEP (Brasil) [5].
Empresas [%]
80
60
40
79
20
21
0
0
Utiliza
Não utiliza/implantar em 2 anos
Não utiliza/não vai implantar
Utilização de sistema CAD 3D no Desenvolvimento e Projeto
Amostragem: 19 empresas
Figura 4 – Utilização do modelo geométrico 3D e previsão de implantação no período de dois anos
É necessário também verificar o modelo geométrico utilizado pelos fornecedores.
Para uma melhor visualização do produto e a utilização da ES, é necessário que as
empresas trabalhem com modelamentos que permitam esta visualização. Na pesquisa que
foi realizada com os fornecedores de uma industria automobilística, já mencionada
5
anteriormente, foi possível verificar que os fornecedores estão trabalhando com modelos
geométricos 2D e 3D, como pode ser observado nas figuras 3 e 4, mas o volume de
trabalho deles continua sendo maior no modelo geométrico 2D. Para a implementação do
digital mockup é necessário que os fornecedores passem a trabalhar com os modelos
geométricos 3D, o qual possibilitaria a visualização volumétrica do produto, facilitando
desta forma o uso da ES, para eliminação do protótipo físico do produto. Com a eliminação
do protótipo físico, seria realizado simulações com o produto, a fim de se testar o produto
todo no computador, sem que nenhuma peça tenha sido produzida, ganhando tempo no
desenvolvimento de novos produtos.
4. Tendência para os Próximos Anos
Dentro da indústria automobilística está clara a tendência, de se trabalhar em parceria
com os seus fornecedores durante o desenvolvimento de novos produtos. Espera-se que os
fornecedores tenham condições de preencher os requisitos do projeto. Para os fornecedores
isto implica custos consideráveis, porque eles têm de melhorar os seus sistemas para o
mesmo nível de seus clientes, adaptar os métodos de engenharia e investir na área de
recursos humanos, isto é, realizar treinamentos internos para que o pessoal esteja
capacitado para trabalhar com tais tecnologias. Isto permite que ambas as partes se
beneficiem do conhecimento detalhado do produto e de sua manufatura [7]. Esta
importância entre clientes e fornecedores, estão envolvendo também os sub-fornecedores,
ou seja, há também uma integração dos fornecedores com os sub-fornecedores.
Em uma cooperação conjunta entre montadoras e fornecedores é necessário transferir
e interpretar facilmente a troca de dados. Para assegurar uma comunicação eficiente haverá
necessidade de padrões para interfaces, mensagens, documentos e rotinas.
Os fornecedores de sistemas CAD e empresas representativas de vários setores da
economia mundial se uniram em torno da tarefa de especificar um formato de
armazenamento de dados definitivos, o padrão STEP. Afora o esforço é global e resultou
na norma ISO10303 [6].
As grandes empresas envolvidas com sistemas CAD apoiam a norma STEP, e
algumas já dispõe de produtos que operam com a norma. Algumas destas empresas podem
ser observadas na figura 5.
Sistema/Versão
Fornecedor
CADDS 7.1.0/43.127
Computervision
CATIA Solutions V4 Release 1.8 FR 4.1.8
Dassault Systèmes
CATIA 4.1.8
debis
Euclid Quantum V1.2
Matra Datavision
I-DEAS Master Séries 5
SDRC
EMS 03.02.00.29
Intergraph
Pro/Engineer V18
PTC
CoCreate Solid Designer 05.10P0806
CoCreate
Unigraphics 13.0
Unigraphics Solutions
Figura 5 - Tabela fornecida pela ProSTEP
A associação ProSTEP, realizou mais de 250 testes com os softwares mencionados
na tabela 5, para verificar a qualidade da tradução entre os sistemas, e obteve-se um bom
6
resultado na maioria dos testes, e pode-se observar que os primeiros 90% da tradução foi
obtida facilmente, exceto os 10% remanescentes que causaram mais trabalhos para se obter
um bom resultado [8].
O sucesso do padrão STEP, irá depender de como os fornecedores de sistemas CAD
implementarão seus sistemas. Somente sistemas CAD cujos bancos de dados forem
originados em STEP oferecerão reais benefícios, pois serão capazes de armazenar
completamente os projetos com informações geométricas e tecnológicas de todos os
produtos, podendo assim os seus usuários transferir dados à todos os seus cliente sem
causar retrabalho.
Com este sistema implementado as industrias poderão aumentar a sua eficiência
global de um modo significativo e serão capazes de fornecer um serviço melhor para seus
clientes.
Os pré-requisitos técnicos para uma integração no desenvolvimento de produtos já
foram lançados, embora os projetos estejam em andamento, muitas coisas já estão
aparecendo no mercado com o intuito de melhorar esta integração entre indústrias
automobilísticas e seus fornecedores.
São várias as vantagens que a integração entre fornecedores e a industria
automobilística traz para ambas as partes:
• ambos os lados conhecem o produto detalhadamente;
• rapidez na introdução de novos produtos e projetos;
• aumento da produtividade;
• aumento da qualidade do produto final.
Com a globalização e o mercado consumidor mais exigente a industria
automobilística está cada dia mais competitiva, para se alcançar uma grande vantagem
competitiva é necessário a integração com os seus fornecedores para que as vantagens
acima citadas possam ser asseguradas e o seu produto saia no mercado na frente com uma
diferenciação frente aos outros produtos concorrentes.
5. Conclusões
A completa integração entre industrias automobilísticas e seus fornecedores para
desenvolvimento de produto, permitirão que as industrias automobilísticas caminhem para
um ambiente de trabalho de equipe, disponibilizando informações imediatamente entre os
diversos departamentos e fornecedores, acelerando o processo de tomadas de decisões,
otimização de seus produtos e processos, assegurando assim a competitividade.
A padronização da troca de dados CAD/CAM com o padrão STEP, vai acabar com o
problema que os fornecedores enfrentam em atender à todos sistemas CAD de seus
clientes. O STEP vai reduzir o tempo de desenvolvimento de novos produtos e vai reduzir
de certa forma os custos adicionais que eram gastos com a compatibilização dos dados de
projeto.
A base de integração entre fornecedores e a industria automobilística para
desenvolvimento de novos produtos é a interface padrão STEP, à qual garante os dados de
projetos corretos e seguros. Além disso, é necessário se pesquisar o parque industrial das
autopeças para se criar uma metodologia para realizar a integração dos fornecedores da
industria automobilística e ela própria de forma eficiente.
6. Bibliografia
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