1. INNLEDNING
2.2.2 Virksomhet
Embora a história apresente que a ER foi praticada por indivíduos de perfis, habilidades e competências diversificadas, por exemplo, um fabricante, um empreendedor, um cientista, um espião industrial, ou qualquer outra pessoa com interesses curiosos e demais finalidades econômicas, tecnológicas e produtivas, em saber como algo funciona, realiza-se, comporta-se ou se fabrica terminou se instalando como área, disciplina ou estratégia do conhecimento no seio das Engenharias, uma vez que para se idealizar o conjunto dos novos conhecimentos extraídos por intermédio dessas práticas de se adquiri-los recorria-se aos engenheiros ou às técnicas e métodos das engenharias para produzi-los novamente.
Segundo Holtzapple e Reece (2006), os engenheiros são:
Indivíduos que combinam da ciência, da matemática e da economia para solucionar problemas técnicos com os quais a sociedade se depara. É o conhecimento prático que distingue os engenheiros dos cientistas, que também são mestres da ciência e da matemática. [...] Podem ser vistos como pessoas que solucionam problemas e reúnem os recursos necessários para alcançar um objetivo técnico claramente definido. HOLTZAPPLE e REECE (2006, p.1).
Etimologicamente, de acordo com os mesmos autores, o termo engenharia se origina de
engenho e engenhoso, ambas, derivadas do latim in generare a qual significa a capacidade de saber,
de criatividade. Há registros históricos que datam o uso da primeira vez da palavra engenheiro por volta de 200 d.C. quando um aríete usado em batalha foi descrito como uma invenção engenhosa –
ingenium. Cerca de mil anos depois qualquer pessoa que desenvolvesse novos artigos para as
guerras era denominado por ingeniator. Posteriormente, o termo associou qualquer designação a engenhos a um engenheiro. Assim, antigamente, por não haver o ensino formal da engenharia, qualquer pessoa podia ser engenheiro desde que dominasse determinados conceitos e os aplicasse de forma prática. Grosso modo todos os indivíduos adotam a essência da engenharia no cotidiano e na solução de problemas corriqueiros, Holtzapple e Reece (2006).
Atualmente, no Brasil, por exemplo, o profissional engenheiro necessita ter cursado um bacharelado reconhecido pelo Ministério da Educação, em alguma Instituição de Ensino Superior credenciada, e adquirido o diploma que o credencia a exercer a profissão da engenharia. Além disso, complementarmente, o engenheiro precisa se integrar ao Conselho Regional de Engenharia e Arquitetura (CREA), uma sociedade legitimada e constitucional que resguarda os direitos e deveres dos engenheiros e arquitetos.
Com o passar dos tempos, a transformação das sociedades despertou o aparecimento das especializações das Engenharias. Holtzapple e Reece (2006) elencam a Engenharia Civil, a Engenharia Mecânica, a Engenharia Elétrica, a Engenharia Química, a Engenharia Industrial, a Engenharia Aeroespacial, a Engenharia de Materiais, a Agronomia, Engenharia Nuclear, a Engenharia Arquitetônica, a Engenharia Biomédica, e a Engenharia e Ciência da Computação.
Mais recentemente, a formação de Tecnólogos de Engenharia e de Técnicos de Engenharia tem ganhado muitos adeptos pelo tempo menor de preparação para assumir as demandas de mercado. Estes mesmos autores estabelecem outra classificação de acordo com as funções que venham a desempenhar, independente da sua especialidade, são eles: os engenheiros pesquisadores, de desenvolvimento, de projeto, de produção, de teste, de construção, operacionais, de vendas, gerentes, consultores e professores.
Portanto, em tese, a ER possui um arcabouço metodológico e científico passível de adoção por qualquer uma das áreas das engenharias.
No âmbito das publicações internacionais, ainda escassas, pode-se dar destaque a três produções sobre ER: i) Tonella e Potrich (2005) apresentam a ER e suas modalidades de obtenção de códigos-fontes na indústria da computação; ii) Raja e Fernandes (2008) abordam uma introdução a ER, os desdobramentos com a digitalização 3D e a prototipagem rápida, as principais aplicações da ER entre as indústrias de softwares, hardwares, automotiva, aeroespacial e médica, além das barreiras e questões legais envolvendo a ER; e, iii) Eilam (2005) trata da fundamentação sobre a ER seguida da aplicação da ER na computação e informática (softwares e aplicativos).
Durante a pesquisa de revisão literária desse estudo pode-se verificar também que o emprego da expressão “Engenharia Reversa” no idioma inglês – Reverse Engineering – parece ter uma larga aplicação. Ou seja, para diferentes tipos de investigação científica, do conhecimento de processos, de comportamentos ou de composições, por exemplo, com o intuito de replicação ou avanços de cunho científico seja nas engenharias seja em outras áreas afastadas como na biologia, na genética ou na bioquímica é comum o emprego da expressão “reverse engineering” para designar tais estudos e descobertas. A seguir foram apresentadas algumas dessas aplicações da ER em áreas tradicionais (tecnológicas e de inovação) ou distantes, mais recentemente, a partir de novas áreas em ascensão.
Moscato et al (2009) utilizam a ER como estratégia de melhorias de componentes destinados ao projeto de robôs educacionais de baixo custo e boa qualidade. Segundo os autores foi possível com a classificação construir uma geometria que facilitasse a montagem do kit a partir da verificação das necessidades dos elementos, de acordo com a Figura 83a, b, c, e d.
Figura 83: a) Barra de 100mm com 10 furos; b) Corte longitudinal do acoplamento de dois elementos; c) Acoplamento de dois elementos; d) Montagem para estudo de posições.
a) b)
c) d)
Fonte: Moscato et al (2009)
O estudo de Schierwagen (2012) trata da tentativa de compreensão dos fenômenos ocorridos nos organismos cerebrais por intermédio de modelos artificiais extraídos, por exemplo, da ER, bem como a geração de modelos artificiais a partir do estudo das ciências cognitivas e do cérebro.
Outro exemplo, diz respeito ao estudo de Eriksson et al (2010), o qual visa a simulação computacional, pela ER, dos comportamentos, fluxos e trajetórias verificadas em enxame de insetos e como podem ser replicados para solucionar problemas sociais e do cotidiano verificados, por exemplo, entre países vizinhos. Versa sobre a apresentação de:
[...] Um método para determinar regras de interação locais em enxames de animais. [...] Baseia-se na suposição de que o comportamento de indivíduos em um enxame pode ser tratada como um conjunto de regras mecanicistas, ERIKSSON et al (2010, p.1106-11).
Outro exemplo do emprego da ER em áreas distantes da tecnológica refere-se ao estudo de Stolovitzky et al (2007). O estudo se utiliza da ER como instrumento para se conhecer as células genéticas e suas interações metabólicas proporcionando modelos e mapas mais abrangentes e específicos para se atingir e compreender o sono de alto rendimento.
Outro estudo de Marbach et al (2009), trata da reprodução da evolução da rede de genes por intermédio da ER visando a possibilidade de aplicação de soluções biomiméticas.
O estudo de Ahn et al (2006) relata o sucesso da realização de cirurgias ortopédicas com precisão e eficiência, a partir do uso da ER, na recuperação de ossos danificados além da produção
das próteses por técnicas de prototipagem rápida seguidas das cirurgias de implantes como ilustra a Figura 84.
Figura 84: A reconstrução do osso danificado por ER e PR seguida de cirurgia ortopédica
Fonte: Ahn et al (2006)
A ER também pode contribuir bastante com outra estratégia denominada Logística Reversa. Embora seja comum haver confusão entre ambas por serem estratégias similares devido ao emprego do termo “Reverso”, ainda assim, possuem suas especificidades. Enquanto a logística reversa atua mais no âmbito da gestão da cadeia dos processos e do ciclo de vida, a ER, pode se valer desses conceitos, mas propõe inúmeras intervenções a partir da investigação de produtos, materiais, processos tecnológicos visando a melhoria, a inovação e a eficiência. Por exemplo, Coelho (2010) esclarece que o uso da logística reversa, vide as Figuras 85 e 86, se dá, prinicipalmente, pela geração de resíduos durante a cadeia produtiva o que se associa a fatores econômicos, legais, ambientais, de estoques, de imagem corporativa entre outros. Pode atuar durante o pós-venda ou durante o pós-consumo tornando viável o retorno do produto ao processo produtivo após problemas de devolução, da sua vida útil ou descarte pela população. Trata-se, portanto, de um instrumento precioso de planejamento, monitoramento, controle e intervenção logística de materiais, produtos ou processos no âmbito da cadeia produtiva.
Figura 85: Processo Logístico Reverso
Fonte: Coelho (2010); Adaptação de Roggers e Tibben-Lembke (1998)
Figura 86: Atividades nos estágios do ciclo de vida de um produto
Fonte: Coelho (2010); Adaptação de Graedel e Allenby (1995).
Dentre as diversas abordagens de ER observadas na literatura, boa parte delas, está mais direcionada para aplicações em programas informatizados, na digitalização de produtos tridimensionais, na prototipagem rápida e manufatura por sistemas CAD, CAE, CAM. Um desses exemplos, o estudo de Takamitsu e Menezes (2010), mesmo sendo na área de projeto e produção de joias, utiliza-se de novas tecnologias CAD e CAM e de prototipagem rápida, identificando-se com essa tendência demonstrada no Quadro 16 seguinte.
Extração de Recursos Naturais Fabricação de Materiais Fabricação de Peças Montagem do Produto Revisão Descarte Utilização pelo
Consumidor Expedição Embalagem
3 4 5 1 2 Usinagem de Materiais Montagem de Módulos Materiais
Novos Processo Logístico Direto
Suprimentos Produção Distribuição
Materiais Reaproveitados Processo da Logística Reversa Materiais de pós- consumo e pós- venda C L I E N T E C L I E N T E
Quadro 16: Novas tecnologias no projeto de joias.
A Contribuição da Tecnologia nos Processos de Criação e Produção de Joias
Categoria Tecnologia Aspectos Envolvidos Possíveis contribuições (da tecnologia ao processo)
Design de Joias
CAD/CAM
Detalhamento (plantas,
cortes, elevações, detalhes) •• Precisão de peso e medidas; Facilita o planejamento de produção e custos; Construção e Reconstrução • Facilita resolução de problemas de feitio e
montagem;
• Facilita a criação através da biblioteca de peças, imagens, texturas;
• Otimização de tempo e de material;
Ilustrações renderizadas • Facilita a criação através da biblioteca de peças, imagens, texturas;
• Aumento de Produção (criação de peças); Tridimensionalidade
(modelos virtuais) • Facilita as apresentações junto a clientes.
Prototipagem Rápida
Representação
tridimensional materializada • Ganho de produção – desde a criação até a materialização do produto através do protótipo em cera (fresa) projetado pelo software de criação; Percepção visual • Renderizar de forma realista os metais e as
pedras, compatível como todos os sistemas de prototipagem;
• Programa mais adequado ao desenho que imita a natureza (orgânico), como rostos, flores, animais; Prototipagem. • Reduz desperdícios de material;
• Facilita as etapas de modelagem física, na confecção de moldes. Cria o molde na injeção de cera de forma precisa e detalhada;
• Facilita a modelagem de engastes complexos, pavês, texturas e anéis;
• Diminuição dos custos de se produzir um protótipo.
Fonte: Takamitsu e Menezes (2010)
Outro exemplo refere-se ao estudo de Brujic et al (2011) ao apresentarem uma metodologia computacional para aprimorar a resolução de formas NURBS mais precisas e de maior rapidez adequadas à ER. Isso é bastante importante, pois proporciona economicidade na geração da modelagem geométrica das formas extremamente complexas contribuindo com a redução de pontos das malhas e do tempo de execução sem comprometer os aspectos de precisão e de resolução das imagens como ilustra a Figura 87.
Figura 87: exemplos de formas complexas contruídas com NURBS.
Fonte: Brujic et al (2011)
Outros estudos similares referem-se a: i) Fischer (2000), aborda a proposição de um sistema remoto CAD multi-camadas a partir da ER adotada, principalmente, em digitalizações 3D, técnicas de prototipagem rápida e sistemas de impressão 3D; ii) Várady et al (1996), também demonstram a modelagem geométrica por intermédio da digitalização e como a ER pode resolver problemas com segmentação, características superficiais, utilização de vistas múltiplas, entre outros
aspectos, criando-se modelos consistentes e precisos; e, iii) Sitnik e Kujawinska (2001) usam essa estratégia e descrevem o processo de recolha de dados com sistema óptico cuja malha triangular obtida de formas 3D passa por processo de conversão com algoritmos e redução do número de triângulos.
A Universidade Federal do Rio Grande do Sul, localizada no Estado do Rio Grande do Sul, Brasil, possui o Núcleo de Design e Seleção de Materiais (NDSM), o qual vem se destacando no ramo da digitalização 3D e demais inserções envolvendo novas tecnologias. A seguir foram apresentados, resumidamente, três estudos desenvolvidos no referido espaço de pesquisa e de ensino. O primeiro deles é o estudo de Bertol et al (2010) o qual permite a demonstração do uso da digitalização 3D a laser de armações de óculos e a sua intervenção de aperfeiçoamentos no produto a partir da aplicação em faces de indivíduos específicos, conforme as Figuras 88a, 88b e 89.
Figura 88: a) Modelos de armação de óculos utilizados para o estudo. b) Digitalização do indivíduo
a) b)
Fonte: Bertol et al (2010)
Figura 89: Diferentes armações de óculos adaptadas a dois indivíduos distintos através de arquivos tridimensionais.
Fonte: Bertol et al (2010)
O segundo exemplo refere-se ao estudo de Gabert et al (2010) demonstrando a possibilidade infinita da digitalização 3D a partir de padrões arquitetônicos, no caso situados em prédios históricos da UFRGS, aplicados em peças de joalheria e, por fim, reproduzidos por processo de tecnologia subtrativa de usinagem em máquina CNC – Comando Numérico Computadorizado, mediante as Figuras 90, 91, 92 e 93.
O terceiro caso, e último, refere-se ao estudo de Silva et al (2010) onde realizam um estudo comparativo do processo de digitalização 3D entre um escâner fixo, móvel e a fotogrametria em partes do corpo humano, uma vez que, podem ser úteis na área projetual de produtos, de acordo com as Figuras 94, 95, 96 e 97. Fonte: Gabert et al (2010) Fonte: Gabert et al (2010) Fonte: Gabert et al (2010) Fonte: Gabert et al (2010) Fonte: Silva et al (2010) Fonte: Silva et al (2010)
Figura 90: Etapa de digitalização dos arabescos da escadaria.
Figura 91: Imagens processadas pelo
software CAM.
Figura 92: Simulação virtual a partir da digitalização 3D a laser.
Figura 93: Peça produzida em acrílico cristal por corte e gravação a laser.
Figura 94: Digitalização do molde em gesso por escâner fixo de ponto.
Figura 95: Digitalização do molde em gesso por escâner móvel de linha.
No entanto, pouco se tem observado o resgate de práticas antigas como a da ER analítica de componentes, manual e mecânica existente antes do advento da eletrônica e da informática.
Um desses poucos trabalhos que merece destaque refere-se ao estudo de pós-graduação de Montanha Júnior (2011). O autor utiliza-se da ER como uma metodologia sistemática e eficiente para análise dos sistemas técnicos da concorrência verificados entre versões do compressor de ar compacto e do aparador de grama, com a finalidade de reunir informações para a proposta de inovações em produtos.
Souza et al (2007) embora tenham focado na sustentabilidade de materiais e processos também proporcionaram um conjunto de técnicas analíticas manuais e mecânicas por intermédio da ER – histórica, de concorrentes, estrutural, de componentes, de materiais – ao investigarem ferros de passar roupa, conforme a Figura 98.
Figura 98: Exemplos de análises históricas, de mercado, de montagem e desmontagem, de componentes e de materiais.
Fonte: Souza et al (2007)
Outro estudo com merecimento de destaque diz respeito ao estudo de Wood et al (2001). Nesse estudo, os autores apresentam cursos de engenharia de projeto diferente dos modelos tradicionais que praticamente são modelos repetidos sobre os métodos de ensino em engenharia de projeto. Nesse sentido, durante os modelos ofertados na Universidade do Texas, no MIT e na Academia de Força Aérea dos Estados Unidos, os alunos aprendem a aplicar os inúmeros conceitos
Fonte: Silva et al (2010) Fonte: Silva et al (2010)
Figura 97: Laser de Ponto x Laser Móvel (a) e Laser de Ponto x Fotogrametria (b).
Figura 96: Processamento das fotografias para obtenção de malha no PhotoModeler
Scanner.
e estratégias de ER (montagem, desmontagem, análise de concorrentes, quantidade de componentes, materiais etc.) durante a inovação e o desenvolvimento de produtos.
Estudos investigativos e de filosofia de pesquisa similares são realizados no Centro de Pesquisas em Design Industrial e Engenharia Reversa: produtos, materiais e processos, pelo Laboratório de Design Industrial e Engenharia Reversa (LABDIER), ambos da Universidade Federal de Pernambuco, Centro Acadêmico do Agreste. O LABDIER tem uma metodologia de trabalho retroalimentada com uma disciplina Análise de Produtos Industriais, ministrada no Curso de Design, vide Nascimento Silva (2012) a qual perpassa pelas seguintes análises, como mostra o Quadro 17:
Quadro 17: Conjunto de técnicas analíticas utilizadas pelo LABDIER (UFPE/CAA)
Técnicas analíticas de produtos e processos adotadas no LABDIER
i) Análise de Caracterização e Dimensionamento do Produto; ii) Análise de Configuração Formal do Produto;
iii) Análise da Função do Produto;
iv) Análise Sincrônica e Diacrônica do Produto;
v) Análise de Funcionamento e Operacionalidade do Produto; vi) Análise Ergonômica do Produto;
vii) Análise Estrutural e de Componentes do Produto; viii) Análise do Sistema do Produto;
ix) Análise de Montagem e Desmontagem do Produto;
x) Análise de Materiais e Processos de Fabricação do Produto; xi) Análise de Riscos e Segurança do Produto;
xii) Análise de Cópia, Plágio, Clone e Grau de Similaridade do Produto; xiii) Análise de Desempenho e Eficiência do Produto;
xiv) Análise da Qualidade do Produto. Fonte: Nascimento Silva (2012)
Não se pode deixar de mencionar outros estudos no âmbito da ER como, por exemplo, os verificados no Quadro 18:
Quadro 18: Síntese de alguns estudos envolvendo ER.
Autor(es) Ano Título Aplicação Síntese
NOGUEIRA e
LEPIKSON
2006 Um método de engenharia reversa para projeto de produto
mecatrônico aplicado à pequena e
média empresa.
Mecatrônica Como a adoção do método de ER aplicada à mecatrônica pode contribuir com o
desenvolvimento de produtos mecatrônicos em pequenas e médias empresas a custos e prazos mais reduzidos.
LUZ e
SANTOS 2007 Um ensaio teórico sobre a inovação por meio da engenharia inversa.
Pesquisa e Desenvolvimento (P&D)
A partir de modelos de desenvolvimento econômico, científico e tecnológico verificados no Brasil e na Coréia do Sul, estabelece-se um paralelo por intermédio da Engenharia Inversa e da imitação criativa em países desenvolvidos tecnologicamente.
TOLEDO et
al 2009 Projeto conceitual de um horímetro em uma abordagem de engenharia reversa integrada ao DFMA.
Engenharia e Desenvolvimento de Produto
Estuda a integração da engenharia reversa (ER) e o projeto para manufatura e montagem (DFMA) como ferramentas de suporte ao redesenho de produto horímetro de uma empresa existente no mercado a mais de três décadas.
SANCHES