O Processo de Projeto de Engenharia (ou processo de Design) é o principal sub- processo do Processo de Desenvolvimento de Sistemas, e constitui-se o mais importante processo relativo ao produto no desenvolvimento de um motor de combustão interna. É a partir desse processo que são definidas todas as características de todos os componentes, conjuntos e sistemas que comporão o motor. É também no processo de Projeto que se promovem as mais importantes decisões técnicas, sendo esse um processo interativo com o escopo do produto, dados históricos e conhecimento de projetos anteriores, retroalimentação de problemas de campo ou solicitações de clientes, em que um processamento criativo dos engenheiros e projetistas entregam como saída desenhos e especificações técnicas detalhadas relativas à construção, montagem e manutenção do motor e cada um dos seus componentes.
Nesse processo podem-se gerar uma grande variedade de possibilidades e soluções viáveis tecnicamente e que geralmente implicam em diferentes compromissos de desempenho entre as mais diversas métricas do produto final. Isso traz a necessidade de uso de métodos e ferramentas de processo decisório que permita que o grupo de trabalho não somente organize e registre as mais diversas soluções de projeto possíveis mas também possa visualizá-las, avaliando os impactos da decisão e direcionando o projeto de acordo com o escopo do produto.
Segundo Ulrich e Eppinger (2007), mesmo que o processo de seleção de conceitos de projeto não seja explícito, todas equipes de projeto utilizam algum método de seleção – mesmo aqueles times que só geram um conceito usam um método: escolhem a primeira solução encontrada. Os métodos podem ser:
Decisão externa: conceitos são apresentados ao cliente ou entidade externa, que faz a decisão.
Líder do projeto: um membro influente do time de projeto faz a decisão baseado em sua preferência pessoal.
Intuição: O conceito é escolhido pelo sentimento do time, sem nenhum critério ou compromisso explícito. O conceito escolhido apenas “parece” o melhor. Votação: Cada membro do time vota nos conceitos de projeto de sua preferência, sendo escolhido aquele que recebe mais votos.
Prós e contras: O time lista as vantagens e desvantagens de cada conceito e faz a escolha baseado na opinião do grupo.
Prototipagem e testes: A organização constrói e testa protótipos de cada conceito, e faz a escolha baseado nos resultados de testes.
Matriz de decisão: O time julga cada conceito de acordo com critérios de seleção preestabelecidos, que podem ou não ser ponderados com diferentes pesos. Pode ser ainda utilizado o método SWOT, acrônimo de Forças (Strengths), Fraquezas (Weaknesses), Oportunidades (Opportunities) e Ameaças (Threats).
Obviamente o último é o processo mais recomendado, especialmente quando da definição de novos conceitos. Entretanto, soluções de compromisso e limitação de tempo e recurso disponível para esse tipo de trabalho normalmente impedem explorar a fundo o potencial de projeto dos componentes por meio dessas matrizes. Seja qual for o método decisório, o processo de projeto é ilustrado na Figura 6.7.
Figura 6.7. Processo de Projeto de Engenharia (Design).
6.3.4. Processo de Verificação e Validação do Projeto
Como já foi expresso, o processo de desenvolvimento de produto envolve necessariamente a interação projeta-verifica. O processo de desenvolvimento de motores não é diferente, e ainda com toda a evolução de métodos alternativos preditivos e ferramentas CAE como apresentado em outras seções desse trabalho, ainda requer grande carga de trabalho de validação prática experimental. A abordagem proposta divide esse trabalho em duas categorias: validação de funções e validação de confiabilidade.
A primeira, como o próprio nome diz, está relacionada com a verificação do projeto estabelecido quanto à sua capacidade de cumprir os objetivos funcionais imediatos, por exemplo, no caso do motor como um todo, sua potência ou seu consumo de combustível, ou então, no caso de uma bomba d´água, por exemplo, sua vazão. Falamos então de testes que comprovam que o projeto atende às métricas básicas estabelecidas em uma lista de requisitos (ou escopo) do produto – ou dos seus componentes, estando os requisitos desdobrados para estes. Para esses itens, falamos normalmente de testes mais curtos, medições instantâneas e de mais fácil comprovação.
Já os ensaios de validação de confiabilidade, tomando como princípio que a confiabilidade é a capacidade de certo produto de atender à certas características de desempenho após certo tempo de uso (em condições especificadas), tem implícito o fator tempo. Ainda que se lance mão dos artifícios de testes acelerados em bancada, para motores veiculares cuja vida B10 está em torno de 300.000 km estamos falando de testes de durabilidade bastante longos, sejam realizados nos próprios veículos para os quais foram projetados, sejam ensaios realizados em dinamômetro, com durações mínimas de 80.000 km ou 1000 horas, o que significam testes de pelo menos 2 meses de duração.
Fazendo-se essa separação dos tipos de testes, já comumente aplicadas na indústria automobilística em duas fases distintas, chamadas de “Verificação do Produto” e “Validação do Produto”, ou ainda, em algumas empresas de “Prototype Development” e “Pre-Production Development”, permite-se balancear e focar as atividades do projeto em seus momentos mais adequados. Dessa forma, a primeira fase, que acaba por ficar mais curta, funciona como uma verificação mais rápida e capaz de detectar a grande maioria dos problemas de projeto, concentrando a execução de ações corretivas e as conseqüentes alterações, tais como um primeiro acerto do projeto. Ao final dessa fase já se tem um projeto bastante robusto e consistente, capaz inclusive de dar seqüência ao projeto e de liberar alguns ferramentais mais longos. Já a segunda fase, logicamente mais longa, acaba por ser um refinamento final do projeto, detectando e corrigindo as falhas que só aparecem após certo tempo de uso do produto, e que impactam diretamente na curva de crescimento da confiabilidade.
Normalmente a segunda fase, bastante longa, ocorre em paralelo com o desenvolvimento final dos processos e ferramentais definitivos, e, portanto surge aí também a oportunidade de aplicar nos seus testes componentes mais representativos dos processos definitivos. É justamente o uso de componentes nessas condições, e em maiores quantidades (já que a quantidade de testes é maior que na fase anterior), que dá a essa fase a caracterização de uma primeira avaliação estatística do produto e do processo.
Nesse ambiente de avaliação prática de projeto se faz necessário o estabelecimento de processos robustos de registro, comunicação e análise de falhas observadas nos motores e componentes em teste. Todas as falhas devem ser devidamente registradas, formando um banco de dados consistente, e as falhas comunicadas rapidamente para a equipe de projeto, responsável por analisar a falha, identificar as causas e propor ações corretivas rapidamente. A Figura 6.8. sugere como deve ocorrer esse processo auxiliar ao processo de verificação e validação do produto e do projeto, que tem ação direta nos níveis de qualidade do produto final a ser lançado, tendo em vista sua importância e influência na curva de crescimento da confiabilidade do mesmo.
Figura 6.8. Processo de Registro, Análise e Solução de Falhas.
Eventos periódicos de análise e soluções de falha, com participação de todo o time, promovem o conhecimento das ocorrências, compartilhamento de experiências e encaminhamento de planos de ação consistentes, normalmente se estendendo para ações multi-funcionais e de diferentes departamentos.
A automatização desse processo por meio de recursos de informática e banco de dados, assim como o uso de ferramentas de qualidade específicas para auxiliar e sistematizar a análise das falhas são altamente recomendados, destacando-se as ferramentas de análise de falha 8D (8 Disciplinas), FRACAS (Failure Reporting, Analysis, and Correction Action System), Diagrama Causa-Efeito, Diagrama Espinha-de-Peixe (Ishikawa), FTA (Failure Tree Analysis ou Árvore de Falhas), 5W1H e Seis Sigma.
O estabelecimento dos testes aos quais os motores e seus componentes têm que ser submetidos, assim como os procedimentos e critérios de aprovação, devem ser todos discutidos na fase de Planejamento e Detalhamento do projeto, seguindo metodologia de Robustez como será vista adiante. Convencionou-se na maioria das empresas do ramo automotivo, por força da recomendação do APQP (2003) o uso da ferramenta DVP (Plano de Validação do Projeto - Design Validation Plan, ora chamado DVP&R, Design Validation Plan and Report).