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DFM: Design for Manufacturing

DFA: Design for Assembly

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TÉCNICAS PARA ESTIMULAR A PRÁTICA DIP

PROJETO AXIOMÁTICO

PROJETO PARA FABRICAÇÃO - DFM

PROJETO PARA MONTAGEM - DFA

PROJETO ROBUSTO - TAGUCHI

TECNOLOGIA DE GRUPO

ENGENHARIA DO VALOR

DESDOBRAMENTO DA FUNÇÃO QUALIDADE - QFD

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DESENVOLVIMENTO INTEGRADO DE PRODUTOS

Objetivos:

Apresentar as seguintes ferramentas DIP

Projeto Axiomático

DFM - Design for Manufacturing

DFA - Design for Assembly

Ferramentas DIP

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PROJETO AXIOMÁTICO

Axiomas: Regras gerais sobre o que são consideradas práticas corretas

Propriedades:1. Não podem ser provados;2. São verdades gerais,isto é, nenhum contra exemplo pode ser observado.

Exemplos de axiomas: Manter independência entre os requisitos funcionais.

Minimizar o número de requisitos funcionais.

Ferramentas DIP

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PROJETO AXIOMÁTICO

Definição: Projeto axiomático é a aplicação de axiomas de projeto a medida que o projeto progride. Um projeto otimizado não viola nenhum dos axiomas

Dificuldades:Axiomas não são de uso direto nem de uso fácil.

Ferramentas DIP

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PROJETO AXIOMÁTICO

Exemplo: Projeto de uma porta de refrigerador

Requisitos Funcionais (RF):RF1: Minimizar a transferência de calor do meio para o refrigerador, tal que a temperatura interna se mantenha na faixa de 4 a 60 C, com o mínimo dispêndio.RF2: Proporcionar acesso ao interior do refrigerador

Ferramentas DIP

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PROJETO AXIOMÁTICOExemplo: Projeto de uma porta de refrigerador

Configurações:a) Refrigerador Convencional: RF1 & RF2 acoplados

Projeto inadequadob) Refrigerador Horizontal: RF1 & RF2 parcialmente desacoplados Axioma da independência dos RF’s OK.

Ferramentas DIP

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DESIGN FOR MANUFACTURING - DFM

Definição: Integração do planejamento do processo de produção ao projeto do produto.

Objetivo:Projetar um produto ou sistema que seja fácil e barato de se fabricar, evitando-se características de fabricação que sejam desnecessárias ou indesejáveis.

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DESIGN FOR MANUFACTURING - DFM

Características de fabricação desnecessárias:

Especificação de acabamentos superficiais mais finos do que o necessário;

Especificação de várias espessuras de paredes para componentes injetados;

Especificação de raios de concordância muito pequenos para componentes forjados.

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DESIGN FOR MANUFACTURING - DFM

Implementação: DIRETRIZES DFM

Experiência de Projeto

Experiência de Fabricação

+ = Diretrizes DFM

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DIRETRIZES DFM

Projetar para um número mínimo de partes;

Desenvolver um projeto modular;

Minimizar variações de componentes;

Projetar componentes multifuncionais;

Projetar componentes de fácil fabricação e

montagem;

Evitar elementos de fixação - rebites e parafusos;

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DIRETRIZES DFM

Minimizar o número de direções de montagem;

Minimizar o manuseio de componentes;

Eliminar ajustes;

Evitar componentes flexíveis;

Enfatizar a padronização.

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PROJETAR PARA UM NÚMERO MÍNIMO DE PARTES

Projeto do mecanismo de fechadura da Xerox

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Tempo de engenharia; Desenhos; Part numbers; Relatórios de controle de produção; Ordens de compra e venda; Número de containers; Número de locais de depósito; Número de itens de inspeção; Tempo de manipulação; Equipamentos de produção; Ferramentas; Tempo de treinamento.

MINIMIZAR NÚMERO DE PARTES

Diminui também...

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Fabricação; Montagem; Manipulação; Orientação; Armazenagem; Compra; Controle de Estoque; Inspeção; Re-trabalho; Serviço de pós-venda.

MINIMIZAR NÚMERO DE PARTESUm componente

que é eliminado, tem custo zero de:

Falha; Funciona mal; Necessita de ajustes.

Um componente que é eliminado,

nunca:

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MINIMIZAR NÚMERO DE PARTES

Um simples parafuso?

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MINIMIZAR NÚMERO DE PARTES

Um simples parafuso?

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MINIMIZAR NÚMERO DE PARTES

Um simples parafuso?

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UM CARRO EM 24 HORAS

A nova fábrica da Ford despejará no pátio um carro a cada oitenta segundos. Um veículo leva 24 horas para ser montado individualmente.

Fonte: Veja edição 1749 Ano 35, no 17, 10 Maio 2002

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MINIMIZAR NÚMERO DE PARTES

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MINIMIZAR NÚMERO DE PARTES

Aqueles parafusos são realmente necessários?

Diretrizes DFM

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MINIMIZAR DIREÇÕES DE MONTAGEM

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MINIMIZAR DIREÇÕES DE MONTAGEM

Avalie a ergonomia do processo de montagem

Diretrizes DFM

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DESIGN FOR MANUFACTURING - DFM

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DESIGN FOR MANUFACTURING - DFM

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ELIMINAR AJUSTES

Elimine componentes de fixação sempre que possível

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MINIMIZAR O MANUSEIO DE COMPONENTES

Facilidade de manipulação de componentes se define na concepção do produto

Diretrizes DFM

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PROJETAR COMPONENTES DE FÁCIL MONTAGEM

Acesso a componentes se define na concepção do produto

Diretrizes DFM

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PROJETAR COMPONENTES DE FÁCIL MONTAGEM

Evite ajustes e reorientações durante a montagem ( na concepção do produto )

Diretrizes DFM

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PROJETAR COMPONENTES DE FÁCIL MONTAGEM

Facilidade de manipulação de componentes define-se na concepção do produto.

Diretrizes DFM

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EVITAR COMPONENTES FLEXÍVEIS

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PRODUTO B

X W

PRODUTO A

X YPRODUTO C

X ZX

Módulo comum na estrutura de vários produtos

PROJETO MODULAR

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Variedade de produto

Variedade do processo

Variedade de produto

Variedade do processo

Variedade de produto

Variedade do processo

ABORDAGEM CLÁSSICA ABORDAGEM MODULAR

PROJETO MODULAR

Diretrizes DFM

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Rolling Chassis

Dodge Dakota R/T V8Parceria DaimlerChrysler e Dana

Campo Largo - Curitiba - PR

Fonte: Exame n0 712 de 19abr00

PROJETO MODULAR

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Rolling Chassis

DaimlerChrysler DanaPedido eletrônico

Módulo com 300 componentes Tempo máximo de montagem: 3 horas Módulo percorre 45 metros

Rodas e pneus calibrados pela Goodyear

Suspensão dianteira Suspensão traseira Sistema de freios Sistema de direção

PROJETO MODULAR

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Rolling Chassis

DaimlerChryslerDana7 km

Doca de entrega: funcionários rolam o chassis até o primeiro posto de montagem

PROJETO MODULAR

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Rolling Chassis

Motor é montado no chassis,

...carroçaria, caçamba e parachoques,

...portas.

Veículo pronto para inspeção em menos de 3 horas após a chegada do chassis

PROJETO MODULAR

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PROJETO MODULAR: Rolling Chassis

Fornecedores diretos

Funcionários na linha de montagem

Funcionários na área administrativa

Coordenador de EngenhariaCoordenador de Montagem

Com módul

o

Sem módul

o345

76

73

0

1

417

90

117

4

3

PROJETO MODULAR

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DESIGN FOR ASSEMBLY - DFA

Definição: DFA é um caso particular de DFM

Objetivos: Reduzir o número de partes de um produto e tornar as partes restantes fáceis de serem manipuladas e montadas; Simplificar a estrutura do produto de forma a reduzir os custos de montagem; Projetar para um número mínimo de partes.

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DESIGN FOR ASSEMBLY - DFA

Projetar para um número mínimo de partes

Principais conseqüências

Diretas Eliminação do custo do componente

Indiretas Melhoria da confiabilidade do produto Redução de custo com estoques Redução dos custos de produção

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DIRETRIZES DFA

Minimizar o número de componentes;

Reduz tempo de projeto, controle de produção,

itens a inspecionar, treinamento.

Evitar o uso de componentes de fixação

separados;

O custo para apertar um parafuso é de 6 a 10

vezes maior que o custo do parafuso.

Minimizar o número de direções de

montagem;

Os componentes devem ser montados

preferencialmente na direção top-down.

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DIRETRIZES DFA (cont.)

Maximizar compliância;

Utilizar chanfros, gravidade, vibração, RCC

(Remote Centre of Compliance), Robôs tipo

SCARA

Minimizar o manuseio de componentes;

Posicionamento possui custos elevados. Preserve

a orientação.

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MINIMIZAR NÚMERO DE PARTESAnalise sempre esta possibilidadeAnalise sempre esta possibilidade

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MINIMIZAR NÚMERO DE PARTES

Estruturas monolíticas: interesse da indústria aeronáutica

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MINIMIZAR NÚMERO DE PARTES

Projeto original

Texas Instruments

Novo projeto após o DFA

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1. O componente possui movimento em relação ao conjunto?

2. O material do componente deve ser diferente daquele do conjunto?

3. O componente deve ser separado para permitir a montagem e desmontagem do conjunto?

1

2

3

NÃO Componente pode ser eliminado do conjunto

BOOTHROYD AND DEWHURST METHOD - DFMA

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Exemplo:

4 componentes principais + 20 elementos de união

BOOTHROYD AND DEWHURST METHOD

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BOOTHROYD AND DEWHURST METHOD

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BOOTHROYD AND DEWHURST METHOD

43% de componentes73% no tempo de montagem

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0

20

40

60

80

100

120

140

Proj. Orig. Peça Única

US$

Montagem

Material

Usinado

Fundido

BOOTHROYD AND DEWHURST METHOD

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BOOTHROYD AND DEWHURST METHOD

Método DFMA®

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BOOTHROYD AND DEWHURST METHOD

DFMA é uma abordagem sistemática que viabiliza a definição da melhor alternativa de projeto para otimizar a manufatura do produto.

DFMA é uma abordagem sistemática que viabiliza a definição da melhor alternativa de projeto para otimizar a manufatura do produto.

O DFMA não é uma ferramenta que cria soluções automaticamente.

O DFMA não substitui o ser humano nas tomadas de decisão ou na escolha da solução ideal.

O DFMA não contem o KNOW-HOW de PROJETO (Knowlegde Data Bank).

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DFMA – ONDE SE APLICA

Produtos que estejam nas fases preliminares de projeto ou revisão de projeto.

Produtos com problemas de fabricação ou montagem, do ponto de vista da produção.

Produtos maduros que estejam perdendo mercado para a concorrência.

Produtos de alto custo.

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BOOTHROYD AND DEWHURST METHOD

DFM estima o custo de fabricação de peças primárias, gerando alternativas para a tomada de decisão entre os processos de fabricação e o projeto.

DFA procura simplificar o produto, minimizando o número de peças sendo um método para quantificar e minimizar o tempo e o custo de montagem.

Método DFMA®

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DFADFA

DFMDFM

BOOTHROYD AND DEWHURST METHOD

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BOOTHROYD AND DEWHURST METHOD

A valiação das alt er nat ivas de pr oj et o

Revisão dos r esult ados

Per gunt as D F A

E st r ut ur a da sub- mont agem

D ivisão do pr odut o em sub- mont agens

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QUESTÕES DFA: EXEMPLO

D F M A

DIP_DFM no 58 / 85D F M A

QUESTÕES DFA: EXEMPLO

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DFA – INSERÇÃO, ORIENTAÇÃO E GEOMETRIA

D F M A

Eixo da inserção

SIMETRIA = 0

SIMETRIA

= 180

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DFA – SIMETRIAS e

D F M A

a 0 180 180 90 360 360b 0 0 90 180 0 360

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DFA – INSERÇÃO, ORIENTAÇÃO E GEOMETRIA

D F M A

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DFM – USINAGEM

D F M A

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DFM – USINAGEM

D F M A

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BOOTHROYD AND DEWHURST METHOD

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Item Number Theor. part count Assembly time, s Ass. cost, UScents

Base 1 1 3.5 2.9

Bush 2 0 12.3 10.2

Motor subass. 1 1 9.5 7.9

Motor screw 2 0 21.0 17.5

Sensor subass. 1 1 8.5 7.1

Set screw 1 0 10.6 8.8

Standoff 2 0 16.0 13.3

End plate 1 1 8.4 7.0

End-plate screw 2 0 16.6 13.8

Plastic bush 1 0 3.5 2.9

Thread leads - - 5.0 4.2

Reorient - - 4.5 3.8

Cover 1 0 9.4 7.9

Cover screw 4 0 31.2 26.0

Totals 19 4 160.0 133.0

BOOTHROYD AND DEWHURST METHOD

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BOOTHROYD AND DEWHURST METHOD

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Item Number Theoretical partcount

Assembly time, s Assembly cost,US cents

Base 1 1 3.5 2.9

Motorsubassembly

1 1 4.5 3.8

Motor screw 2 0 12.0 10.0

Sensorsubassembly

1 1 8.5 7.1

Set screw 1 0 8.5 7.1

Thread leads - - 5.0 4.2

Plastic cover 1 1 4.0 3.3

Totals 7 4 46.0 38.4

BOOTHROYD AND DEWHURST METHOD

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Apresentado em 1986 por Shimida, Miyakawa e Ohashi – funcionários da Hitachi Co. - Japão

Avalia a montagem de um produto através de dois indicadores:

E – Índice de “montabilidade”: quantifica a qualidade da montagem baseado nas dificuldades das operações de montagem.

K - razão de custos de montagem: razão entre os custos de montagem de um novo produto e um produto padrão.

AEM- ASSEMBLABILITY EVALUATION METHOD

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AEM: ASSEMBLABILITY EVALUATION

METHOD

ALGORITMO

Fonte: Miyakawa,S.,Ohashi,T. and Iwata,M., “The Hitachi New Assemblability Method (AEM)”, Transactions of NAMRI/SME, 1990, p. 352-359.

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AEM- ASSEMBLABILITY EVALUATION METHOD

Exemplos de símbolos e penalidades AEM

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Avaliação de “assemblability” e sugestão de melhorias

AEM- ASSEMBLABILITY EVALUATION METHOD

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AEM- CÁLCULO DO ÍNDICE E

xiE 100

N

EE

N

ii

1

Assemblability das partes

Penalidade da operação

Assemblability do conjunto

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AEM- CÁLCULO DO ÍNDICE K

sC

CK

Razão de custos de montagem

onde

C: custo de montagem do produto

CS: custo de montagem de um produto padrão

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NOGUEIRA, Eduardo S., “Implementação Computacional da Técnica de Projeto DFA - Design for Assembly”, Trabalho de Graduação – ITA, 1994.

DFMA + AEM

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DFMA + AEM

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DFMA + POKA YOKE

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DFMA + POKA YOKE

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Poka-Yoke: dispositivo a prova de falhas

Montagem correta

Montagem incorreta

Sem

Poka-Yoke

DFMA + POKA YOKE

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Posição Correta Posição Incorreta

Sensor de posição

DFMA + POKA YOKE

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EXERCÍCIOS

1) Descreva um exemplo do uso de poka-yoke em produtos: configuração anterior e posterior;

2) Elabore um procedimento para que o dispositivo poka-yoke descrito em (1) não seja eliminado do produto pela análise DFMA (Boothroyd&Dewhurst);

3) Revise as diretrizes DFM, DFA e proponha um procedimento poka-yoke de projeto, baseado em uma das diretrizes de sua escolha.