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ENGENHARIA SIMULTÂNEA E SUA APLICAÇÃO NA INDÚSTRIA NAVAL

Exemplar 12      sp;         Out-Dez 2004

Introdução

A globalização tem elevado sobremaneira o nível de competição entre as empresas, forçando-as a lançar novos produtos em intervalos cada vez menores.

Desta maneira, torna-se uma questão de sobrevivência a redução do tempo gasto no ciclo de desenvolvimento de novos produtos, acrescentando ainda a necessidade de produzí-los com elevada qualidade, dentro de padrões internacionais e com drástica redução de custo.

A indústria naval se insere nesse contexto de alta competitividade, tendo um mercado atualmente dominado pelos países asiáticos, que produzem com rapidez, qualidade e baixo custo, quando comparados com o restante do mundo.

Os sistemas navais, caracterizam-se por necessitarem, em geral, de longos ciclos de desenvolvimento. O ciclo de desenvolvimento ou projeto é, seguramente, um dos mais importantes, se não o mais importante, determinante (driver) do custo final de um sistema.

A filosofia da Engenharia Simultânea, com seus objetivos de redução do ciclo de desenvolvimento, garantia da qualidade e diminuição do custo final, dentre outras teorias, surge como uma alternativa para a indústria de construção naval do mundo ocidental, que busca competir com os países asiáticos pelas encomendas que nos últimos anos têm crescido, devido ao incremento do comércio internacional, como também devido a expansão da área de offshore.

Engenharia Simultânea (ES), ou mais modernamente, Desenvolvimento Integrado de Produto e Processo (Integrated Product and Process Development - IPPD) é uma filosofia que na verdade envolve mais do que Engenharia. No início o objetivo era o projeto simultâneo do produto e dos respectivos processos de manufatura. O objetivo cresceu passando a incluir todas as etapas do ciclo de vida do produto, desde a sua concepção até a sua retirada de serviço, sua destinação final, após transcorridos seu período de vida útil (BENNETT; LAMB, 1995).

Assim como o "Just-in-Time", a Engenharia Simultânea é uma filosofia e não uma tecnologia. Engenharia Simultânea usa tecnologia para atingir seus objetivos (BENNETT; LAMB, 1995).

O principal objetivo da Engenharia Simultânea ou Desenvolvimento Integrado de Produto e Processo é a diminuição do tempo desde o pedido até a entrega, para um novo produto, com custo mais baixo e maior qualidade. Isto é alcançado através do desenvolvimento paralelo, ao invés de seqüencial, das diferentes etapas que compõem o Projeto do Produto, com o emprego de times ou equipes multidisciplinares ("cross-functional teams") (BENNETT; LAMB, 1995). Segundo Syan (1994), estes times devem conter pessoas de vários departamentos da empresa, como mostrado na figura 1, incluindo os principais fornecedores e clientes.

Figura 1 - Composição de um time de desenvolvimento multidisciplinar - Baseada em Syan (1994)

Entre as várias definições de Engenharia Simultânea pode-se citar a do "Institute of Defense Analysis" (IDA) dos E.U.A. (BENNETT; LAMB, 1995):

"Engenharia Simultânea é uma abordagem sistemática para o projeto integrado e concorrente de produtos e de seus processos relacionados, incluindo manufatura e suporte. Esta abordagem intenciona provocar que os desenvolvedores, desde o início, considerem todos os elementos envolvidos no ciclo de vida do produto desde a sua concepção até o seu descarte, fim de sua vida útil, incluindo qualidade, custo, prazos e os requisitos dos clientes" (WINNER et al., 1988).

A definição do "Concurrent Engineering Research Center" (CERC).

"Engenharia Simultânea é uma abordagem sistemática para o desenvolvimento integrado de um produto e os processos relacionados, que enfatiza a responsabilidade para com as expectativas do consumidor e incorpora os valores de cooperação dos times, confiança e compartilhamento, de uma maneira tal que a tomada de decisões se processa com largos intervalos de trabalho paralelo, englobando todas as perspectivas do ciclo de vida do produto, de uma maneira sincronizada, por meio de diálogo para obtenção de consenso" (CERC, 1992).

Como visto acima, idealmente, a Engenharia Simultânea envolve todos os participantes no desenvolvimento do produto, incluindo o cliente e os fornecedores, em um ambiente de time, desde o início e ao longo do projeto do produto e dos processos relacionados.

Conceitos básicos da Engenharia Simultânea já eram aplicados por empresas ocidentais no início dos anos 80, no entanto, a primeira definição formal, apresentada acima, surgiu com o trabalho de Winner et al. (1988). A abordagem tem sido usada por muitas companhias, em vários países. A experiência tem mostrado, que, se aplicada de maneira adequada levará ao atingimento dos objetivos citados nas definições acima (BENNETT; LAMB, 1995).

O processo tradicional ou seqüencial de desenvolvimento de produtos, também conhecido pela expressão em inglês "over the fence" ou "over the wall", que significa "sobre a cerca" ou "sobre o muro", é baseado na organização departamental, o que não favorece a integração entre as unidades funcionais, uma vez que cada departamento ou setor responsável por determinada etapa do projeto, trabalhando estanque ou independente dos demais, tende a preocupar-se somente com suas atividades específicas, e não existe um responsável pelo desenvolvimento como um todo. A figura 2 apresenta um exemplo de desenvolvimento seqüencial.

Figura 2 - Exemplo de desenvolvimento seqüencial de produtos

As etapas de desenvolvimento apresentadas na figura 2 são apresentadas à seguir: as duas primeiras fases – desenvolvimento do conceito e planejamento do produto – incluem informações de oportunidades de mercado, possibilidades técnicas, e requisitos da produção que devem ser combinados para se definir a arquitetura do novo produto. Isto inclui seu projeto conceitual, mercado alvo, necessidades em investimentos e viabilidade econômica. Para a aprovação do programa de desenvolvimento do produto, o conceito deve ser validado através de testes e discussão com potenciais clientes.

Uma vez aprovado, o projeto entra na fase detalhamento da engenharia de produto e processo. Esta fase envolve o desenvolvimento do projeto, a construção de protótipos e o desenvolvimento de ferramentas e equipamentos a serem utilizados na produção em larga escala. O detalhamento de engenharia envolve o ciclo "projetar – construir – testar". Os produtos e processos gerados no conceito são incorporados em um "modelo de trabalho", que é submetido a testes que simulam o produto em uso. Caso ocorram problemas, alterações são buscadas e implementadas de modo a melhorar o projeto, e o ciclo "projetar – construir – testar" é repetido, até atingir a maturidade necessária para início da produção piloto. A conclusão desta fase de detalhamento da engenharia é marcada pela liberação da versão final, que indica que o projeto está pronto para iniciar uma produção piloto.

Na fase de produção piloto os componentes individuais são construídos e testados os meios de produção. Durante esta fase, são produzidas muitas unidades do produto com o objetivo de testar os planos de processo nos níveis de produção comercial. A conclusão desta fase indica que todo o ferramental e equipamentos estão prontos, incluindo os fornecedores de peças/equipamentos, estando assim o produto pronto para início da produção comercial.

A fase final do desenvolvimento é o aumento da produção. Isso envolve o refinamento do processo de produção, que deve ser testado para operar com um alto nível de produção. Nesse momento, a empresa inicia a produção em um nível relativamente baixo, e assim que a organização e seus fornecedores desenvolvem confiança em sua capacidade de produção e comercialização, vai-se aumentando seu volume até atingir as metas planejadas de produção, custo e qualidade.

Um departamento ao executar a etapa que lhe corresponde, "passa adiante", ou "joga sobre a cerca ou muro" (over the wall), para o próximo departamento, os documentos e/ou desenhos gerados, para que seja dada continuidade aos mesmos.

O início de uma etapa está condicionado à conclusão de uma etapa anterior, tendo como conseqüência o fato de que qualquer problema encontrado em alguma etapa do projeto, irá provocar um retorno à etapas anteriores, ocasionando atrasos na conclusão do projeto.

As diferentes visões descritivas, utilizadas pelas várias unidades organizacionais envolvidas no desenvolvimento, resultam em bases de dados independentes, separadas em vários sistemas e plataformas de hardware, conforme apresentado na figura 3.

A descrição geométrica do produto, por exemplo, é armazenada na base de dados do sistema CAD, enquanto que a estrutura de produto e os planos de processo macro, gerados em uma fase posterior, são armazenados na base de dados do sistema de planejamento da produção.

Figura 3 - Fragmentação dos dados de produto no desenvolvimento seqüencial (ZANCUL, 2000)

A abordagem da Engenharia Simultânea é focada em três preocupações: a integração antecipada e coordenada entre as áreas de conhecimento relevantes ao desenvolvimento de produtos, organização da equipe sob o prisma de multidisciplinaridade e dedicação integral ao projeto e, enfoque sobre as necessidades do cliente. Esta abordagem busca alcançar os seguintes objetivos: menor tempo de desenvolvimento do produto; menor custo; e aumento da qualidade do produto final.

A estratégia de simultaneidade, com o emprego de equipes multidisciplinares, fornece uma oportunidade para tratar antecipadamente, no processo de desenvolvimento, de fontes de conflitos entre agentes do desenvolvimento, que representam os pontos de vista de diferentes áreas: projeto do produto, marketing, fabricação, logística, operação, etc.

O custo tende a ser reduzido sobremaneira, principalmente devido à participação do pessoal de produção nas equipes multidisciplinares, desde o início do desenvolvimento, de modo que participando no desenvolvimento, contribuem para que, quando da fabricação, não seja detectada a necessidade de correções no projeto (reprojetos), que ocasionam não só atrasos no lançamento de produtos, que representam elevado custo em um mercado competitivo, como também evitam os elevados custos que representam as alterações de projeto, que aumentam drasticamente à medida que o projeto se aproxima da etapa de produção, pois quanto mais próximo desta etapa, maior é a quantidade de itens integrados, e conseqüentemente maior é a quantidade de interfaces que necessitam de revisão em função de alterações a serem introduzidas.

A figura 5 apresenta o custo de alterações ao longo do desenvolvimento, comparando a abordagem de desenvolvimento serial e a abordagem de Engenharia Simultânea. Esta figura mostra que a Engenharia Simultânea, com o emprego das equipes multidisciplinares de projeto, busca concentrar o maior número de alterações na etapa de concepção, onde o custo é muito baixo, ao contrário da abordagem tradicional (serial), que concentra elevado número de alterações na etapa de desenvolvimento de produto e de processo, quando o custo é bem mais elevado. A abordagem tradicional apresenta ainda grande número de alterações na fase de produção/operação, onde o custo é extremamente alto, ao contrário da ES que apresenta número bastante reduzido de alterações nesta etapa. 

Figura 5 - Custo das alterações de projeto, Baseada em OUSD, 1998.

Na aplicação da Engenharia Simultânea é fundamental que as equipes multidisciplinares de projeto “ataquem” todos os aspectos do desenvolvimento de forma paralela e concorrente, em contraste com o processo tradicional (over the wall), resultando com isso na necessidade imperiosa de maior integração entre os dados do produto. Tais informações devem estar localizadas em uma base de dados única, conforme mostrado na figura 6, ao invés de se encontrarem fragmentadas, como no caso do desenvolvimento seqüencial (mostrado na figura 3). A integração das informações do produto, mostrada na figura 6, permite que todos os membros da equipe tenham acesso a informações atualizadas e comuns a todos, facilitando o processo decisório e diminuindo os riscos de decisões baseadas em informações desatualizadas.

Figura 6 Integração dos dados do produto par apoiar a Engenharia Simultânea.

A abordagem da Engenharia Simultânea conduz a melhores projetos, que buscam atender perfeitamente os requisitos dos clientes (armadores na indústria naval); com aumento da qualidade e da confiabilidade, além de propiciar à alta gerência e aos gerentes de projeto um melhor controle dos custos envolvidos.

Tabela I – Resultados obtidos pela implementação da Engenharia Simultânea (CARTER; BAKER, 1992); e (HARTLEY, 1992)

Engenharia Simultânea na Indústria Naval

Figura 9 Quinze equipes multidisciplinares de grandes áreas.

Cada equipe multidisciplinar, possui representantes da Marinha (cliente) e do estaleiro, sendo composta de engenheiros, projetistas, fornecedores, representantes da área de logística e responsáveis pelo controle de custo. Dentre os projetistas encontram-se operadores de CAD para arranjo, redes, estruturas, eletricidade, e mecânica.

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