Holdning og handling

Segundo BUUR (1990) a contrapartida da inteligência e flexibilidade provida pela mecatrônica aos produtos que a utilizam é o aumento da complexidade desses produtos, seja em seu projeto, seja na sua interface com o usuário quando em operação. Esse aumento da complexidade é o principal diferencial de projeto dos produtos mecatrônicos em relação a outras tipologias de produto. Segundo MOULIANITIS et al. (2004), a complexidade dos produtos mecatrônicos está relacionada com os seguintes fatores:

• quantidade de componentes e subsistemas: aumenta a árvore de projeto aumentando o número de interconexões necessárias e de decisões técnicas a serem tomadas. Há, conseqüentemente, um aumento na possibilidade de falhas de projeto.

• complexidade e escolhas relacionadas com a arquitetura do sistema: o número de interconexões afeta a arquitetura do produto e quando um componente é trocado todas as conexões precisam ser verificadas quanto à compatibilidade com o novo item.

• quantidade de caminhos alternativos para o projeto de componentes: embora os caminhos alternativos aumentem o grau de liberdade do projeto, eles tornam as escolhas mais complexas e aumentam a árvore de projeto.

• quantidade de atividades necessárias a um reprojeto do produto: se há uma falha de projeto detectada em uma etapa adiantada, há um caminho longo a ser novamente percorrido pelos projetistas.

• a variedade das áreas de conhecimento envolvidas no projeto: quanto maior o número de áreas de conhecimento necessárias ao projeto, maior a complexidade da integração do produto.

• grau de customização de componentes: quanto mais específicas as condições de uso do produto, maior a complexidade do projeto.

• extensão do uso de sistemas embarcados: quanto maior a necessidade de software embarcado, mais complexo o projeto.

A complexidade do produto a ser desenvolvido, pode, portanto, gerar maior complexidade no projeto do produto. Da mesma forma, um aumento na flexibilidade desejada do produto, assim como no grau de inteligência a ele imputado, amplia a complexidade do produto, e portanto a de seu projeto. Em suma, projetos de produtos mecatrônicos tendem a ser mais complicados de serem realizados que projetos de produtos mecânicos, eletrônicos etc.

BUUR (1989) demonstra que o método empregado pelas empresas japonesas para a integração de suas novas contratações às equipes de projeto pressupõe a necessidade de desenvolver uma cultura generalista no seu corpo técnico, sendo porém, um enfoque generalista direcionado ao tipo de produto que a empresa desenvolve. Isso significa que é importante que a empresa tenha capacidade de aculturar suas novas contratações em torno da cultura generalista orientada ao produto da companhia. Portanto, tanto o perfil especialista formado pela maioria das faculdades de engenharia, quanto um perfil generalista formado por alguns cursos de mecatrônica apresentam limitações quanto à introdução do novo engenheiro em um time de projeto.

No item 2.1.1 é apresentada a mecatrônica como uma disciplina da engenharia baseada na idéia de que o projeto mecatrônico é a aplicação das tecnologias de produção e montagem mais modernas na solução de problemas. Isso exige alto grau de especialização do pessoal de projeto, o que tende a gerar times de desenvolvimento fortemente focados em desempenho técnico. Entretanto, a mecatrônica, como qualquer outra atividade de engenharia, só se

justifica na medida em que atende aos objetivos estratégicos da empresa. A empresa que deseja utilizar a mecatrônica como diferencial competitivo deve, portanto, estabelecer claramente:

"… as propriedades que são apenas pré-condições necessárias para vender o produto (o estado-da-arte) e aquelas pelas quais o produto pode realmente aumentar sua competitividade". (BUUR, 1990, p.13)

Portanto, a empresa deve estabelecer com clareza as especificações do produto e identificar as funções nas quais o uso da mecatrônica pode gerar diferencial competitivo.

Do ponto de vista do projeto técnico propriamente dito, as diferentes especialidades geram formas diversas de ver o mesmo problema (ADAMSSON, 2005). Engenheiros mecânicos vêem o projeto sob o aspecto espacial, eletrônicos vêem o processamento de sinais e comunicação, engenheiros de software vêem o projeto sob o ponto de vista lógico e de algoritmos de operação. Adicionalmente, cada disciplina tende a fazer seus próprios modelos de forma isolada.

A modelagem dos sistemas mecatrônicos é um tema recorrente. AMERONGEN (2003) sugere a utilização de modelos baseados no fluxo de energia para representar a integração das diferentes disciplinas no projeto de sistemas mecatrônicos. Utilizando conceitos de engenharia de controle, seria possível modelar sistemas mecânicos através de equivalentes capacitivos, indutivos e resistivos, e portanto, modelar o fluxo de energia através de variáveis proporcionais, derivativas ou integrativas com relação à energia ou sua derivada. Esse método é utilizado pelo autor para modelar o projeto de um robô de usinagem. Há um

software desenvolvido para suportar essa modelagem através do formalismo conhecido como bond graph.

REINHART e HAGEN (2001) relatam o projeto Machine Tools with Computer Aided

Prototyping (MATCAP) como solução computacional para a integração do projeto eletrônico

projeto através de sistemas CAD ampliados com funcionalidades de importação de partes padronizadas(features) de projeto eletrônico, como cabos, conectores, placas etc. A integração funcional, entretanto, não pode ser conseguida apenas pela solução sugerida pelo autor, além do que, as features seriam válidas apenas para projetos com alto grau de similaridade. Entretanto, para empresas com projetos bastante similares entre si, a alternativa é uma excelente forma de reduzir custos com prototipagem.

BERNARDI et al. (2002) sugerem a utilização da equivalência elétrica já mencionada para que sejam gerados modelos das diferentes áreas técnicas que possam ser discutidos pelo time de projeto. Adicionalmente, o autor introduz a necessidade de utilização de sistemas de gestão do conhecimento para que o aprendizado de projetos anteriores possa ser utilizado na solução de problemas de projetos atuais.

JAMES (2004) discute o uso dos softwares Simulink e MATLAB para o projeto de unidades de controle eletrônico automotivas. Como o aspecto da segurança desse tipo de produto é crítico, há estudos que defendem o uso de redes de petri para determinar cenários de risco no uso de produtos mecatrônicos, especialmente automotivos. DEMMOU et al. (2004) advoga o uso conjunto de redes de petri para analisar a dinâmica da transição de estado dos equipamentos mecatrônicos aliada ao uso de funções de transferência modeladas por equações diferenciais para estudar as variáveis contínuas do sistema.

O uso de redes de petri aliadas a equações diferenciais é proposto também por MIYAGI et al. (2002) para o projeto de sistemas de automação predial. HILLER e HIRSCH (2006) discutem o projeto de sensores a equipar sistemas de segurança automotivos. Os autores advogam o uso da abordagem de multicorpos para entender as situações mais críticas relacionadas a sistemas de airbag, cintos de segurança etc.

ADAMSSON (2005) relata os resultados de projetos de pesquisa-ação realizados com empresas suecas da área automotiva. O autor enfoca os problemas organizacionais que surgem quando são desenvolvidos produtos mecatrônicos. Sua abordagem enfoca a questão da integração entre os membros de um projeto de desenvolvimento. O autor parte do pressuposto de que há três dimensões básicas de integração: baseada em atividades e métodos (processual), baseada na forma como a empresa organiza seu pessoal de projeto (organizacional) e baseada na utilização de tecnologias de integração, tais como ferramentas CAD, CAE, computer aided control engineering (CACE) etc. Suas conclusões são sumarizadas a seguir:

• alguns conceitos de projeto necessários a todos os envolvidos são entendidos de forma diferente - seria necessário investir tempo para permitir aos engenheiros o entendimento profundo de métodos para a integração dos sistemas que compõem o produto.

• há uma grande demanda por coordenação das atividades das diferentes disciplinas. A alocação dos requisitos do sistema para cada subsistema componente é crucial para a integração do projeto e pode ser realizada utilizando-se o conceito de arquitetura.

• nas empresas pesquisadas foi detectado que a integração do software ao projeto mecatrônico se dava dentro da área funcional da eletrônica. Esse comportamento também é relatado por BUUR (1989).

• não há sistema comercial especialmente projetado para a gestão de dados de sistemas mecatrônicos, isso faz com que a empresa precise decidir por investir no desenvolvimento de

softwares para a integração das áreas do projeto ou em realizar a integração através de

• quando a empresa é baseada na expertise técnica em determinada área, é difícil realizar o trabalho de integração necessária à mecatrônica. Se os engenheiros dedicam muito tempo às atividades necessárias à integração entre grupos funcionais, eles podem perder sua

expertise, assim como o foco no trabalho do projeto.

• a complexidade do produto é um importante elemento a ser analisado para determinar o quanto a empresa precisará despender em esforço de integração e coordenação do projeto.

• habilidades técnicas e de cooperação são fundamentais para a produtividade do pessoal de engenharia. Quanto mais experientes os engenheiros alocados aos projetos, mais rapidamente acontece a integração entre as soluções às quais chegam os diferentes profissionais de projeto.

A seguir são apresentados requisitos de projeto do processo de fabricação e montagem de equipamentos mecatrônicos.