RELATÓRIO: PRODUTOS PLATAFORMAS E ARQUITETURAS MODULARES

FACUDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO

LEONARDO SANTANA

PRODUTOS PLATAFORMAS E ARQUITETURAS MODULARES

Professor: Dr. António Augusto Fernandes Unidade curricular: Inovação e desenvolvimento de produtos Programa de Doutoramento em Eng. Mecânica

Porto Junho de 2016

LISTA DE FIGURAS Figura 1 – Relação entre módulos, plataforma e família de produtos (BLACKENFELT, 2001 adaptado por RAMOS, 2016). .................................................................................................. 10 Figura 2 – Metodologia do estudo de revisão da literatura. ..................................................... 12 Figura 3 – Abordagem geral sobre o projeto e desenvolvimento de famílias de produtos (JIAO et al., 2007). .............................................................................................................................. 15 Figura 4 – Produtos plataforma que transportam múltiplas famílias de produtos de diferentes marcas (SIMPSON et al.., 2014). ............................................................................................. 18 Figura 5 – Uma plataforma de fornecimento transportando várias famílias de produtos para diferentes clientes (SIMPSON et al.., 2014). ........................................................................... 19 Figura 6 – Hierarquia na variação de produtos, indústria automobilística (ELMARAGHY, 2009). ........................................................................................................................................ 19 Figura 7 – Elementos que devem ser considerados para a formação de plataformas (MUFFATO e ROVEDA, 2000, p.6, adaptado por PELLEGRINI, 2005, p. 59). ................... 21 Figura 8 – Pensamento plataforma e o alavancamento da estratégia de alta variedade (SAWHNEY, 1998). ................................................................................................................ 22 Figura 9 – “The Power Tower” (MEYER e LEHNERD, 1997). ............................................. 24 Figura 10 - Black & Decker® “Power Tower” (Adaptado de MEYER e LEHNERD, 1997). . 26 Figura 11 – Etapas do método simplificado para o desenvolvimento de plataformas (Adaptado de OTTO e WOOD, 2001) ....................................................................................................... 27 Figura 12 – Opções de projeto para torradeiras (OTTO e WOOD, 2001). .............................. 28 Figura 13 – Tabela para a análise de plataformas e famílias de produtos (OTTO e WOOD, 2001). ........................................................................................................................................ 29 Figura 14 – Implementação de plataformas em uma família e produtos (ZHA e SRIRAM, 2006). ........................................................................................................................................ 30 Figura 15 – Interface do website educacional (SRINIVASAN et al., 2005)............................ 32 Figura 16 – Processo de planejamento da plataforma (SRINIVASAN et al.,2005). ............... 33 Figura 17 – Impacto nos custos para diferentes níveis de modularização e padronização (Adaptado de JOSE e TOLLENAERE, 2005). ........................................................................ 34 Figura 18 – Etapas executadas na elaboração da plataforma de crescimento (Adaptado de JONASH et al., 2007). .............................................................................................................. 40

Figura 19 – Famílias de produtos, (a) Black & Decker®, (b) Kodak®, e (c) Dozer® (FLEDDERJOHN et al.., 2005)................................................................................................ 43 Figura 20 – Trailer com arquiteturas modular (a), e integral (b) (Adaptado de ULRICH, 1995) .................................................................................................................................................. 45 Figura 21 – Evolução do conceito de módulo (PELEGRINI, 2005). ....................................... 46 Figura 22 – Misturar com dois módulos (STRONG, 2003). .................................................... 46 Figura 23 – Módulo inserido no produto e no sistema ao qual pertence (MILLER e ELGÅRD, 1998). ........................................................................................................................................ 47 Figura 24 – Arquiteturas modulares slot, bus, e sectional, aplicadas em computadores (Adaptado de Ulrich (1995)). ................................................................................................... 51 Figura 25 – Classificação dos métodos de modularidade (BORJESSON e HÖLTTÄ-OTTO, 2014). ........................................................................................................................................ 55 Figura 26 – Visão geral da metodologia de desenvolvimento de arquitetura de produtos (Adaptado de STONE et al., 2000). ......................................................................................... 57 Figura 27 – Modelo funcional de uma parafusadeira elétrica (STONE et al.., 2000). ............. 58 Figura 28 – Heurística do fluxo dominante aplicada à uma estrutura funcional genérica (STONE et al., 2000). ............................................................................................................... 58 Figura 29 – Fluxo ramificado aplicado à uma estrutura funcional genérica (STONE et al.., 2010). ........................................................................................................................................ 59 Figura 30 – Conversão-transmissão aplicada à uma estrutura funcional genérica (STONE et al., 2000). .................................................................................................................................. 60 Figura 31 – Cinco etapas do Desdobramento da Função Modular (Modular Function Deployment™) (ERICSSON e ERIXON, 1999). .................................................................... 61 Figura 32 – Matriz QFD com a “modularidade” como primeiro requisito de projeto (ERIXON, 1998). ..................................................................................................................... 62 Figura 33 – Matriz de Pugh (ERICSSON e ERIXON, 1999). ................................................. 63 Figura 34 – Árvore de funções e meios (ERICSSON e ERIXON, 1999). ............................... 63 Figura 35 - Matriz de Indicação Modular (Module Indication Matrix – MIM™) (ERICSSON e ERIXON, 1999). .................................................................................................................... 64 Figura 36 – Matriz e interfaces (ERICSSON e ERIXON, 1999). ............................................ 65 Figura 37 – DSM é baseado no mapeamento de dependências (BORJESSON, 2010). .......... 66 Figura 38 – Agrupamento DSM (HÖLTTÄ-OTTO, 2005). .................................................... 67 Figura 39 – Layout da matriz HOME (SAND et al.., 2002). ................................................... 68 Figura 40 – Comparação entre os métodos (Adaptado de BORJESSON, 2010). .................... 71

Figura 41 – Diagrama conceitual, produtos plataforma (Desenvolvido pelo Autor). .............. 74 Figura 42 – Diagrama conceitual, arquiteturas modulares (Desenvolvido pelo Autor). .......... 75

LISTA DE TABELAS Tabela 1 – Avaliação dos três métodos de modularidade (Adaptado de HOLTTA e SALONE, 2003). ........................................................................................................................................ 71

LISTA DE QUADROS Quadro 1 – Palavras-chaves utilizadas na pesquisa................................................................. 11 Quadro 2 – Modular Drivers (Adaptado de BORJESSON, 2010). ......................................... 64 Quadro 3 – Critérios para a comparação dos métodos (Adaptado de BORJESSON, 2010). .. 70

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................... 9 2 METODOLOGIA................................................................................................................ 11 3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................................................... 14 3.1 FAMÍLIA DE PRODUTOS ........................................................................................ 14 3.2 PRODUTOS PLATAFORMA .................................................................................... 15 3.2.1 Metodologia de desenvolvimento e planejamento ............................................ 24 3.2.2 Produtos plataforma: exemplos ......................................................................... 35 3.3 ARQUITETURAS DE PRODUTOS .......................................................................... 43 3.4 ARQUITETURAS MODULARES ............................................................................ 46 3.4.1 Modularidade: metodologias de desenvolvimento ............................................ 55 3.4.1.1 Método heurístico ............................................................................... 56 3.4.1.2 Desdobramento da função modular (MFD)........................................ 60 3.4.1.3 Design Structure Matrix (DSM) ......................................................... 66 3.4.1.4 Outras abordagens .............................................................................. 67 3.4.1.5 Considerações sobre as metodologias para modularidade ................. 70 4 CONSIDERAÇÕES FINAIS .............................................................................................. 73 REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 76 BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR ................................................................................ 80

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1 INTRODUÇÃO Inovação, novos conhecimentos, tecnologias e materiais, demandas dos clientes, redução de custos, preocupações ambientais, legislações e regulamentos legais, são requisitos que conduzem a evolução dos produtos. Derivações em função, forma e configuração levam a novas classes de produtos, incluindo novas “séries de produtos” com funções diferentes, “séries de componentes” com diferentes configurações, e “série de características” com diferentes dimensões. Tais conceitos dão origem a famílias de produtos que contêm variantes de produtos e suas partes, componentes e configurações (ELMARAGHY, 2009). No desenvolvimento de produto, a estratégia de desenvolvimento de famílias é um modo promissor de se combinar vantagens como a demanda individual do consumidor, com preço baixos e programas de produto competitivos e robustos (KRAUSE et al., 2013). Uma família de produtos, por sua vez, está relacionada a uma plataforma de produto comum, que permite alcançar a máxima variedade externa (isto é, soluções para o portfólio de produtos), com mínima variedade interna (ou seja, plataformas comuns) (ZHANG et al., 2006). A reutilização de componentes e interfaces, neste caso, permite grandes economias de custos, sendo esta a razão pela qual as plataformas de produtos, nos últimos anos, têm sido cada vez mais importantes para muitas empresas (SIMPSON et al., 2014). Junto ao desenvolvimento de plataformas de produtos encontra-se o conceito de modularidade (KUBOTA et al., 2013). Um módulo é semelhante a uma plataforma, pois é uma submontagem única ou um conjunto de componentes, encontrado em mais de um produto; no entanto, os dois são diferentes, já que uma plataforma é a base de uma família de produtos, e um módulo só pode ser encontrado em alguns produtos de uma família (FLEDDERJOHN et al., 2005). O desenvolvimento de módulos em um projeto é uma estratégia que ajuda a personalizar uma grande variedade de produtos de alta demanda, permitindo o que se conhece como “Customização em Massa” (JOSE e TOLLENAERE, 2005). De forma a integrar os conceitos apresentados anteriormente, a Figura 1 apresenta resumidamente as relações entre um sistema modular, uma plataforma, e uma família de produtos.

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Figura 1 – Relação entre módulos, plataforma e família de produtos (BLACKENFELT, 20011 adaptado por RAMOS, 2016).

Dada a importância do conhecimento sobre plataformas de produto e modularidade no atual cenário do desenvolvimento de produtos, o presente trabalho busca identificar os conceitos clássicos relacionados a estes termos, com o objetivo de fornecer ferramentas e atuar bases de dados para a elaboração de projetos futuros.

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Referência citada no estudo de Ramos (2016): BLACKENFELT, M. Managing Complexity by Product Modularization: Balancing the aspects of technology and business during the design process. 2001. 90 p. Doctoral Thesis – The Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden, 2001.

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2 METODOLOGIA

O objetivo do trabalho foi avaliar os conhecimentos disponibilizados na literatura relacionados às abordagens de “produtos plataforma” e “arquiteturas modulares” no contexto do desenvolvimento de produtos. Apesar dos conceitos avaliados estarem diretamente relacionados, neste estudo buscou-se realizar uma pesquisa direcionada individualmente a cada um, com o intuito de encontrar o maior número possível de informações a partir de um grupo de palavras-chaves determinadas. Acrescenta-se, ainda, uma breve contextualização sobre famílias e arquiteturas de produtos. Conforme citado anteriormente, um conjunto de palavras-chaves foi utilizado para conduzir a pesquisa. Estas foram introduzidas na investigação em três idiomas base: inglês, português e espanhol, conforme mostrado no Quadro 1. Quadro 1 – Palavras-chaves utilizadas na pesquisa.

Atributo

Produto plataforma

Arquiteturas modulares

Inglês “product platform”; “product platform design”; “product platform methodology”; “product platform examples”; “product platform applications”; “product platform thesis”.

“modular architectures”; “modular product”; “modular project”; “design modular”; “design modular methodology”.

Português “plataforma de produtos”; “produtos plataformas”; “produtos plataforma métodos”; “projeto de produtos plataforma”; “produtos plataforma teses”; “produtos plataforma dissertações”. “arquiteturas modulares”; “produtos modulares”; “projeto de produtos modulares”; “modularização metodologias”; “modularidade tese”; “modularidade dissertação”

Espanhol “plataforma de productos”

“producto modular”; la arquitectura modular”.

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A revisão da literatura proposta foi desenvolvida com base em livros clássicos e atuais sobre os assuntos, artigos científicos, e trabalhos acadêmicos — teses de mestrado e doutoramento. De maneira geral, a busca por informações se baseou em dois critérios principais: (i) definições — o que são produtos plataforma e arquiteturas modulares —, e (ii) metodologia para o desenvolvimento. A Figura 2 descreve esquematicamente a metodologia aplicada ao estudo de revisão.

Palavras – chaves

Google +Google School

Base de dados

Teses e Dissertações

Artigos

Livros Figura 2 – Metodologia do estudo de revisão da literatura.

Incialmente foi realizada uma pesquisa geral, conforme mostrado na Figura 2, que consistiu em inserir as palavras-chaves diretamente na ferramenta on-line de busca, neste caso especificamente as plataformas Google® e Google School®. Em um segundo momento, restringiu-se a pesquisa a bases de dados especialistas — Science Direct, Emerald Insight, Springer, entre outras —, onde mais uma vez foram inseridos os termos de interesse para o estudo proposto.

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À medida que foram sendo estudados os materiais encontrados — teses, dissertações, e artigos —, novas possibilidades de fontes de informações foram sendo apresentadas, principalmente livros consagrados sobre os assuntos.

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3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

3.1 FAMÍLIA DE PRODUTOS

Muitas companhias atualmente seguem a tendência do desenvolvimento de plataformas de produtos e a concepção de famílias de produtos baseadas neste conceito. O objetivo é fornecer variedades suficientes para o mercado, mantendo as necessárias escalas econômicas e de projeto em suas produções (SIMPSON et al., 2006). As famílias de produtos caracterizam-se por grupos de produtos que partilham características comuns, isto é, componentes e subsistemas, com o objetivo de satisfazer vários nichos de mercado. Em outras palavras, uma família de produtos compreende um conjunto de variáveis, recursos, ou componentes que permanecem constantes em uma plataforma de produtos, e de produto para produto (ZHA e SRIRAM, 2006). A concepção e o desenvolvimento de famílias de produtos se tornam desafiadores em vários aspectos. O processo envolve: seleção de estratégias de negócios — considerando múltiplos fatores de marketing —, necessidade dos clientes de engenharia, estudos do comportamento dos consumidores, estudos relacionados a escolhas, cuidados com aspectos de projeto e manufatura, aspectos tecnológicos, entre outros (PIRMORADI et al., 2014). Em geral, o processo de desenvolvimento de famílias de produtos pode ser divido em três estágios. O primeiro consiste em traduzir as necessidades dos clientes (Customer Needs – CNs) identificadas, em requisitos funcionais (Functional Requirements – FR) para um produto. Na segunda etapa, realiza-se o mapeamento dos requisitos em varáveis de projeto (Design Variables – DV) adequadas, sujeito a potenciais restrições de fabricação. Por fim, executa-se o planejamento do processo e a determinação das variáveis processo, seguido pelo projeto da plataforma da cadeia de suprimentos, e estabelecimento dos valores apropriados das variáveis de logística (Logistics Variables – LV) (JIAO et al., 2007; PIRMORADI et al., 2014). Os conceitos descritos encontram-se ilustrados na Figura 3.

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Figura 3 – Abordagem geral sobre o projeto e desenvolvimento de famílias de produtos (JIAO et al., 2007).

Uma família de produtos pode ter origem em um processo de diferenciação de um produto base, ou em um processo de agregação de diferentes produtos. A família de produtos tem mais impactos na habilidade da empresa em entregar grande variedade de produtos de forma eficiente e tem implicações nas atividades de desenvolvimento subsequentes. O processo de projeto de uma família de produtos está estreitamente ligado a questões relevantes a toda a empresa, como: troca de produtos, variedade de produtos, padronização de componentes, desempenho dos produtos, manufaturabilidade, gestão e desenvolvimento de produtos (ZHA e SRIRAM, 2006). Por fim, de acordo com Meyer e Lehnerd (1997), para o gerenciamento efetivo da evolução de uma família de produtos, é necessário considerar três elementos essenciais: (i) aplicação mercadológica da tecnologia, como por exemplo, produtos derivados para vários grupos de consumidores, (ii) plataformas de produto da empresa, e (iii) blocos de construção técnicos e organizacionais que são a base das plataformas de produto.

3.2 PRODUTOS PLATAFORMA

A partir da já explicitada relação entre famílias de produtos e produtos plataformas, fazse necessário o aprofundamento deste último conceito, uma vez que se trata do objeto de estudo deste trabalho. Halman et al. (2003), advertem que os termos família de produtos,

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plataformas, e produtos individuais são hierarquicamente diferentes, e, portanto, não podem ser utilizados como sinônimos. A definição de produtos plataforma mais utilizada na literatura é a formulada por Meyer e Lehnerd (1997) (HSUAN e HANSEN, 2007):

Uma plataforma de produto é um conjunto de subsistemas e interfaces que formam uma estrutura comum da qual uma gama de produtos derivados pode ser eficientemente desenvolvida e produzida (MEYER e LEHNERD, 1997, p.39).

No entanto, também são encontradas na literatura outras definições sobre o conceito de produtos plataforma, conforme citadas a seguir:

Plataformas são uma coleção de recursos compartilhados por conjunto de produtos. Tais recursos incluem componentes, conhecimentos, processos de produção, pessoas e relacionamentos (ROBERTSON e ULRICH, 1998)2 Uma plataforma de produto é uma coleção de elementos comuns, particularmente elementos de tecnologia de base, implementados entre uma gama de produtos. É uma definição para o planejamento, tomada de decisão e pensamento estratégico (MCGRATH, 2001). A plataforma de produtos é o conjunto de recursos compartilhados por um conjunto de produtos. Componentes e submontagens são geralmente os mais importantes desses recursos (ULRICH e EPPINGER, 2000, p. 43). Uma plataforma consiste em arquiteturas de processos, e produtos modulares, estrategicamente motivados e operacionalmente coordenados, para criar formas específicas de flexibilidade estratégica, que conduzem para uma estratégia de mercado, para atingir objetivos de negócios (SANCHEZ, 2004). Plataformas de produtos, são um conjunto de módulos ou partes que são comuns a uma série de produtos, e isso é feito de modo intencional, para ter certos efeitos (HARLAND e UDDIN, 2014).

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Cada um dos recursos citados por Robertson e Ulrich (1998), são descritos como: a) componentes: projeto de peças para um produto, equipamentos e ferramentas necessárias para produzi-lo, projeto de circuitos, programas gravados em chips programáveis ou armazenados em discos; b) processo: o equipamento utilizado para fabricar ou montar os componentes em um produto, e o projeto associado ao processo de produção e a cadeia de fornecimento; c) conhecimentos: projeto de conhecimentos (expertise – know how), aplicações e limitações de tecnologias, produções técnicas, modelos matemáticos, e métodos de testes — os autores sugerem a leitura do estudo de Kim e Kogut (1996), sobre o papel estratégico das plataformas de conhecimento; d) pessoas e relacionamentos: relacionamento entre os membros da equipe e entre a equipe e a organização, e relações com a rede de fornecedores.

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Conjunto de normas e padrões que integram subsistemas que evoluem ao longo do tempo, sob algumas restrições, que formam uma espécie de trajetória tecnológica (CORSO et al., 19963, apud GHAZAWNEH, 2010).

Para ElMaraghy (2009), produtos plataformas consistem em um conjunto de subsistemas/módulos, interfaces relacionadas, e infraestruturas, que formam uma base para produzir uma série de produtos que compartilham características comuns. Os recursos da plataforma, peças e componentes permanecem inalterados dentro de uma família de produtos. Módulos adicionados a plataforma servem para diferenciar vários produtos. Modularidade, padronização e uniformização figuram fortemente no nível em que os fabricantes adotam a filosofia de plataformas para satisfazer os desejos de ambos os produtos, de diferenciação e customização. A utilização de um módulo padrão entre diferentes produtos é conhecido como plataforma. O uso do mesmo módulo ajuda a adaptar alguns componentes de diferenciação e a fazer alguns ajustes para desenvolver uma variedade limitada de produtos.

Uma

'"plataforma"' tem implicações como o uso do processo de fabrico, tecnologias, e conhecimentos comuns, que são partilhados por múltiplos produtos numa família (JOSE e TOLLENAERE, 2005). Várias definições de produtos plataformas são encontradas na literatura, oriundas de pesquisadores acadêmicos e especialistas industriais. No entanto, a definição básica de plataformas reflete “o uso de módulos padronizados entre diferentes produtos” (RAMADAN, 2014). Com base nas principais definições da literatura, Ghazawneh (2010) compilou alguns conceitos, descrevendo produtos plataforma da seguinte forma:

Um conjunto de subsistemas, interfaces, normas, e elementos tecnológicos, formando uma estrutura comum da qual uma massa de produtos e serviços derivados podem ser inovados, desenvolvidos e implementados. Constitui-se de quarto ativos principais: componentes, processos, conhecimentos e pessoas, que pode ser desenvolvido em vários ambientes de desenvolvimento, para ajudar as empresas a alcançar uma vantagem competitiva (GHAZAWNEH, 2010).

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Obra original da citação: Corso, M., Muffatto, M. and Verganti, R. (1996). Multiproduct Innovation: emerging policies in automotive, motorcycle and earthmoving machinery industries. Proceedings of the EIASM 4th Product DevelopmentManagement Conference, Fontainebleau, May, pp.205–218.

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Muitas empresas definem um produto plataforma como recursos comuns, dentro de uma única família de produtos. Outras companhias, como a indústria automobilística, são mais propensas a considerar plataformas que podem levar diferentes famílias de produtos, através de diferentes marcas, ou através de diferentes gerações de produtos (Figura 4) (SIMPSON et al.., 2014). Na Figura 4, a plataforma “A” pode ser uma “plataforma de carros pequenos”, dentro de grandes empresas automotiva produtora de carros de diferentes marcas; já as plataformas “B” e “C” poderiam ser “plataformas de médio e grande porte” (WAHL et al.., 20104, apud SIMPSON et al.., 2014).

Figura 4 – Produtos plataforma que transportam múltiplas famílias de produtos de diferentes marcas (SIMPSON et al.., 2014).

Ainda segundo o autor, no caso de um fornecedor que disponibiliza diversas variantes, basicamente dos mesmos componentes e subsistemas para diferentes consumidores, este está se beneficiando da mesma abordagem de plataformas, Figura 5.

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Obra original: Wahl A, Gedell S, Johannesson H (2010) Supply-chain product development collaboration using configurable product platform models. ASME DETC2010-28014

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Figura 5 – Uma plataforma de fornecimento transportando várias famílias de produtos para diferentes clientes (SIMPSON et al.., 2014).

A Figura 6, apresentada no livro de ElMaraghy (2009), mostra os conceitos de plataformas e família de produtos aplicados à hierarquia de uma indústria automobilística.

Figura 6 – Hierarquia na variação de produtos, indústria automobilística (ELMARAGHY, 2009).

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As famílias de produtos e as plataformas, apresentadas Figura 6, consistem em (ELMARAGHY, 2009): a) família de produtos: família Audi (Audi A3 — três ou cinco portas —, Audi TT Coupe e Audi TT Roadster), família Seat (Toledo, Coupe, Station Wagon & Convertible), e a famílias VW Beatle e VW Golfe; b) plataformas: a Volkswagen®, desenvolveu a plataforma “A” para produzir 19 veículos, dentre os quais: VW Golf, VW Bora, VW Beetle, Skoda, Octavia, Seat Toledo e Audi. Ainda em relação à Figura 6, ElMaraghy (2009) apresenta o conceito de “família de peças”, que consiste em agrupar peças de acordo com semelhanças geométricas e/ou requisitos de processamento. O objetivo principal é tirar proveito destas semelhanças para aumentar a eficiência de muitas aplicações como: modelagem e projeto, planejamento de acessórios e suporte de trabalho, processos de produção, e o gerenciamento do fluxo de produção (por exemplo, células de manufatura). A abordagem de plataforma, segundo Muffato (1999), é simultaneamente uma questão técnica, estratégica e organizacional. É técnica uma vez que requer a solução de problemas específicos, e está relacionada a fatores como a arquitetura do produto e a modularidade. Caracteriza-se como estratégica por afetar o desempenho do processo de desenvolvimento de produtos, particularmente quanto à redução de custos e de tempos de espera, políticas de P&D (Pesquisa e Desenvolvimento), e operações internacionais. Por fim, trata-se de uma questão organizacional porque o desenvolvimento em plataforma influencia na organização da confecção de produtos, por exemplo: nas equipes de construção de plataformas e na coordenação de seus trabalhos, com atividades de engenharia avançadas. As plataformas no desenvolvimento de produtos reduzem drasticamente os custos de produção, e proporcionam economias significativas na aquisição de componentes e materiais, porque muitos deles são compartilhados entre produtos individuais (MEYER e LEHNERD, 1997). A construção de uma plataforma pode ser vista como um processo evolutivo, em que as empresas necessitam renovar continuamente suas famílias de produtos, e posteriormente, suas plataformas para se adaptar às novas tendências de mercado (MEYER e LEHNERD, 1997; SIMPSON et al.., 2014). Uma plataforma eficaz pode permitir que uma variedade de produtos derivados seja criada mais rápida e facilmente, com cada produto fornecendo as características e funções desejadas por um segmento de mercado em particular (ULRICH e EPPINGER, 2000).

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As estratégias de desenvolvimento, as tecnologias do produto e de produção, e a organização do processo de desenvolvimento de produtos têm impacto sobre o desenvolvimento da plataforma. Os elementos principais para a formação de uma plataforma de produtos encontram-se representados na Figura 7, que mostra que todo o processo é orientado

para

a

customização

em

massa

(MUFFATO

e

ROVEDA,

2002;

PELEGRINI, 2005).

Figura 7 – Elementos que devem ser considerados para a formação de plataformas (MUFFATO e ROVEDA, 2000, p.6, adaptado por PELLEGRINI, 2005, p. 59).

O pensamento de plataformas, para Sawhney (1998), caracteriza-se pelo processo de identificar e explorar a lógica compartilhada, e a estrutura de atividades e ofertas de uma empresa para alcançar um crescimento alavancado e variedade. Este pensamento pode ser aplicado a produtos da empresa, marcas, mercados alvos, mercados geográficos, e processos de negócios. Cada dimensão é um vetor de crescimento e de criação de variedade (Figura 8). Juntas, as dimensões permitem o alavancamento da variedade.

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Figura 8 – Pensamento plataforma e o alavancamento da estratégia de alta variedade (SAWHNEY, 1998).

Este pensamento de plataformas permite que as empresas superem contradições inerentes à gestão de variedades, garantindo melhorias simultâneas em aspectos como velocidade para o mercado, custos, diferenciação e qualidade (SAWHNEY, 1998). Especificamente o pensamento plataforma, oferece os seguintes benefícios (SAWHNEY, 1998; GHAZAWNEH, 2010):

a) velocidade: o tempo de desenvolvimento de produtos e serviços baseados em plataformas, pode ser reduzido dramaticamente pela reutilização de tecnologias e serviços associado a plataformas. A plataforma é capaz de receber inúmeras variedades de produtos e serviços desenvolvidos por fornecedores que trabalham com as mesmas; b) custos: o pensamento plataforma permite as empresas reduzir significativamente custos relacionados à projeto, fabricação, operação, e mercado, de novos produtos. Projetos e recursos compartilhados reduzem custos de design. Compartilhando a marca central da plataforma e a base de clientes comum, aumenta-se a fidelidade dos clientes, reduz custos de marketing, construção da marca do produto, e de aquisição de clientes. O compartilhamento de processos de desenvolvimento e operação, entre partes interessadas e fornecedores, reduz custos de desenvolvimento e trabalho; c) qualidade de projeto: uso de plataformas comuns, tecnologias, e componentes, que são depurados e testados, assegura a qualidade do projeto. Melhoramentos de

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desempenho, ou em qualquer outro aspecto da plataforma, irá automaticamente afetar produtos e serviços derivados da plataforma; d) coerência: produtos e serviços baseados em plataformas, apresentam a habilidade de e ser expandidos de forma lógica e coerente. Também são coerentes em relação à mercados; e) referência: o pensamento plataforma incentiva a comercialização de novos produtos para um núcleo de clientes base, ou a um grupo de clientes que são logicamente relacionados com mesmos; f) valor de opção: investimentos de empresas em plataformas e núcleos de tecnologias, representam um conjunto de “chamadas de opção”, que a empresa pode usar para exercer em outros negócios e linhas. Hsuan e Hansen (2007) alertam em seu estudo que embora a filosofia por trás do pensamento de plataformas seja algo de fácil comunicação e faça sentido intuitivo, a implementação do conceito pode ser extremamente desafiadora, devido a sua complexidade inerente. O desafio descrito pelos autores está relacionado a um problema de configuração decorrente de um grande número de variáveis, de naturezas diferentes, que podem ser positivas ou negativas. Para Hsuan e Hansen (2007), Iniciativas de plataformas afetam unidades inter-organizacionais e períodos financeiros, e dessa forma o desafio de comunicar e organizar essas inciativas torna-se altamente complexo. Para finalizar, Ramos (2016) apresenta em seu trabalho, segundo estudos de Hölttä-Otto (2005), Muffato (1999) e Robertson, Lane e Ulrich (1998) 5 , uma lista de benefícios dos produtos modulares: a) maior capacidade de adaptar produtos às necessidades dos segmentos de mercado e diferentes clientes; b) redução no custo, tempo e risco de desenvolvimento; c) redução de investimentos na produção de e otimização/flexibilidade do uso de plantas; d) redução na complexidade sistêmica; e) redução de custos com recursos em escala mundial; f) redução do número de plataformas em função da estratégia global.

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Referência disponibilizada no estudo de Ramos (2016): ROBERTSON, D.; LANE, P.; ULRICH, K. Platform Product Development. To appear in Sloan Management Review, 33 p., 1998

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3.2.1 Metodologia de desenvolvimento e planejamento O método “Power Tower” de Meyer e Lehnerd (1997) tem como objetivo desenvolver e aprimorar continuamente plataformas de produtos, baseado no princípio do desenvolvimento e do uso eficiente de módulos em vários produtos, para vários mercados. A metodologia enfatiza a importância de se identificar as relações entre as tecnologias, componentes do produto, e o mercado a qual é voltado, e assim permitir o planejamento estratégico de desenvolvimento e uso dos componentes (SIVARD, 2000). O modelo integrador proposto por Meyer e Lehnerd (1997) é apresentado na Figura 9.

Figura 9 – “The Power Tower” (MEYER e LEHNERD, 1997).

A parte inferior do diagrama (Figura 9) contém os “blocos de construção comuns”, apontados por Meyer e Lehnerd (1997) como a força por trás das plataformas de produtos. O estágio seguinte apresenta as plataformas, que são a força por trás dos produtos levados ao mercado.

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Retomando o conceito dos “blocos de construção comuns”, também descrito por Meyer e Lehnerd (1997) como “o combustível para plataformas de produto”, os autores ressaltam que: Uma plataforma de produtos deve aparentar ser a base de uma família de produtos, mas cavando mais fundo você descobre que plataformas de produto robustas são baseadas em vários blocos de construção (MEYER e LEHNERD, 1997, p. 44).

Os blocos de construção são categorizados pelos autores em quatro áreas gerais: a) percepções das necessidades e pensamentos dos consumidores e processos e pesquisas que validam as percepções. Conhecimento profundo das necessidades dos consumidores é uma das fundações da plataforma de produtos. O marketing dispõe de muitas técnicas para determinar estas preferências; b) tecnologias de produtos em componentes, materiais, interfaces entre subsistemas, e ferramentas de desenvolvimento. As tecnologias de produtos podem ser pensadas de várias formas: linguagens de programação e algoritmos, hardware, como também itens criados a partir da implementação de conhecimento proprietário — químicos, materiais, software, entre outros; c) processos e tecnologias de manufatura que permitem aos produtos serem competitivos em custos, volume, e qualidade. Para algumas indústrias como de produção de vidro, e refinarias, o próprio processo é a plataforma. Nestas industrias quem tem as melhores tecnologias de produção vence; d) competência organizacional, o que inclui infraestrutura de distribuição, suporte ao consumidor, e sistemas informacionais para controle e feedback de mercado. As empresas devem também considerar a parte administrativa e de planejamento como parte das competências organizacionais essências. Para ilustrar os conceitos descritos, Meyer e Lehnerd (1997) apresentam o método “Power Tower”, Figura 10, aplicado no cenário da Black & Decker®.

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Figura 10 - Black & Decker® “Power Tower” (Adaptado de MEYER e LEHNERD, 1997).

A Figura 10 mostra a plataforma de produto da empresa para furadeiras, serras, e lixadeiras, compostas por subsistemas e regras de projetos comuns para construí-las. A partir das plataformas, produtos derivativos foram eficientemente desenvolvidos para servir consumidores de divisões principais dos segmentos de mercados: interior (indoor), exterior (outdoor), automotivo, e internacional. Como resultado, se obteve um alto nível de variedades direcionadas às necessidades de muitos nichos de mercado. Além da superfície desta variedade, no entanto, houve um pequeno número de peças e pacotes. Os blocos comuns neste caso foram as tecnologias de produto, materiais, e processos de manufatura (MEYER e LEHNERD, 1997).

27

Otto e Wood (2001) apresentam um método simplificado para o projeto e avaliação de uma plataforma de produto — cuja as etapas são apresentadas na Figura 11 —, aplicado ao desenvolvimento de uma família de torradeiras.

1 Listar a oferta desejada

2 Listar opções de projeto para cada oferta

3 Determinar opções de plataforma

4 Tabelar opções de plataforma e projeto contra critérios de avaliação

5 Escolher as melhores combinações de plataforma e famílias

6 Reavaliar as candidatas e procurar novas opções

Figura 11 – Etapas do método simplificado para o desenvolvimento de plataformas (Adaptado de OTTO e WOOD, 2001)

Cada uma das etapas apresentadas na Figura 11 são descritas a seguir (OTTO e WOOD, 2001): a) “listar a oferta desejada”: a equipe de projeto deve explorar o mercado de torradeiras domésticas e comerciais, selecionando um portfólio das ofertas que melhor sintetizam o mercado disponível: modelo de duas fatias e modelo de quatro fatias domésticos, e modelo de quatro fatias comercial; b) “listar opções de projeto para cada oferta”: a equipe de projeto deve estabelecer diferentes layouts para cada membro da família de produtos, neste ponto ainda é incerto a qual produto cada layout

será melhor. Por exemplo, no caso das

torradeiras existe a possibilidade de projeto com um grande compartimento onde

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caibam duas fatias de pão, ou dois compartimentos menores onde possam ser colocadas uma fatia de pão em cada, as alternativas são apresentadas na Figura 12;

Figura 12 – Opções de projeto para torradeiras (OTTO e WOOD, 2001).

c) “determinar opções de plataforma”: devem ser consideradas diferentes opções para componentes que possam ser compartilhados entre os três produtos: placa de controle eletrônico, elemento de aquecimento e refletores, chassis de metal, e o mecanismo de entrada e saída de torrada. O compartilhamento desses componentes pode resultar em custos de desenvolvimento, estoque, e equipamentos de produção significativamente

menores.

No

entanto,

uma

plataforma

de

produtos

compartilhados pode também aumentar os custos de material por unidade, pois as peças não serão otimizadas para cada produto no qual serão utilizadas; d) “tabelar opções de plataforma e projeto contra critérios de avaliação”: ainda no exemplo da torradeira podem ser estabelecidos quatro critérios de avaliação: (i) custos de material de produção por unidade, (ii) custo de estocagem, (iii) atrativo visual, e (iv) ergonomia (Figura 13);

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Figura 13 – Tabela para a análise de plataformas e famílias de produtos (OTTO e WOOD, 2001).

No topo da tabela da Figura 13, devem ser listadas as famílias de produto que podem abranger as três ofertas de produtos desejadas. Cada possível plataforma da qual cada família pode ser construída é listada em sub-colunas abaixo de cada família. A estrutura da tabela (Figura 13), se completa com o preenchimento das linhas, formada pelos critérios usados para avaliar as opções. Para a avaliação de cada família é preciso primeiro selecionar uma coluna que servirá como base para se julgarem todas as outras. Esta deve receber “zero” em todos os critérios de avaliação para ser neutra. A avaliação das outras famílias será “+” se for melhor, “-” se for pior, e “zero” se for igual a referência; e) “escolher as melhores combinações de plataforma e famílias”: ao termino da avaliação deve-se estabelecer a pontuação final de cada opção gerada. As colunas com mais avaliações positivas são as melhores opções. No caso das torradeiras a família número 1 (compartimentos grandes), e particularmente a plataforma “C” (chapa metálica e módulo elétrico), apresentadas na Figura 13, tiveram as melhores pontuações; f) “reavaliar as candidatas e procurar novas opções”: as opções mais bem pontuadas devem ser reavaliadas, para se garantir o sucesso do exercício. A coluna de maior pontuação nem sempre é a mais bem avaliada pela a equipe, pois alguns critérios podem ser mais relevantes do que outros. Zha e Sriram (2006) apresentam em seu estudo o processo de desenvolvimento de uma família de telefones baseados em plataforma (Figura 14).

30

Figura 14 – Implementação de plataformas em uma família e produtos (ZHA e SRIRAM, 2006).

As etapas para o desenvolvimento da família de produtos, apresentadas na Figura 14, são detalhadas a seguir (ZHA e SRIRAM, 2006): a) requisitos de projeto e modelos (design Requirements and models): requisitos dos clientes, funcionais, e restrições de projeto. A primeira etapa consiste na construção de modelos matemáticos que liguem os modelos de processo as opções de projeto, para os índices de desempenho de produtos de uma família. Os modelos de processos de projeto consistem em uma sequência de atividades. b) projeto da plataforma (platform design): com os requisitos e os modelos, a equipe de projeto pode criar um conjunto de produtos concebidos individualmente como um processo de linha de base, contra o qual variantes baseados em plataformas podem ser comparados. Com base nos produtos desenvolvidos individualmente, os representantes da equipe de projeto, ou subsistemas especialistas, podem explorar os pontos comuns do projeto e assim determinar a plataforma. A decisão é concretizada com em função da similaridade entre as necessidades, da flexibilidade dos subsistemas envolvidos, da disponibilidade de recursos, manufatura, montagem, e restrições do cronograma;

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c) variantes de projeto (variants design): uma vez gerada a plataforma, determinada parte do projeto é entregue a equipes de projeto individuais, que podem completar e otimizar seus respectivos produtos, além de e ajustar as variáveis variantes; d) avaliação da plataforma, renegociação, e interação (platform evaluation, renegotiation, and iteration): os novos projetos formam uma família de produtos alternativa, que podem ser então ser comparadas com produtos projetados individualmente, ou com outro conjunto baseado em plataformas, em termos de desempenho técnico, custos, riscos, entre outros. Se a família baseada em plataforma não é aceitável, pode ser necessário renegociar a plataforma e assim percorrer o ciclo de projeto para se obter a solução adequada. Srinivasan et al. (2005) desenvolveram uma plataforma online com o objetivo de proporcionar a estudantes de engenharia, professores, engenheiros e gerentes da indústria, uma ferramenta de ensino sobre produtos plataforma. De acordo com os autores, o planejamento de produtos plataforma é uma filosofia emergente que exige desenvolvimento estruturado e implementação de família de produtos, diferenciando-se do processo tradicional de desenvolvimento e otimização de produtos individuais. No entanto, esta abordagem tipicamente não faz parte da educação de engenheiros, uma vez que se diferencia dos temas clássicos da área, e por exigir uma integração de ferramentas de gestão e projeto em engenharia. O recurso educativo online de Srinivasan et al. (2005) consiste em três estudos de caso, um tutorial, um glossário, e links para sites de interesse (Figura 15). O tutorial apresentado no website expõe conceitos básicos e pesquisa sobre o planejamento de família de produtos. Os estudos de caso, por sua vez, apresentam informações em forma de diagramas de funções e montagem, necessidades dos clientes, e dados de mercado.

32

Figura 15 – Interface do website educacional (SRINIVASAN et al., 2005).

De acordo com os autores, o objetivo da ferramenta online é educar os usuários sobre o planejamento de plataformas usando “aprendizagem baseada em problemas”. Para que se tenha eficácia nos casos a serem resolvidos, dois importantes aspectos precisam acontecer: (i) os usuários devem aprender os conceitos básicos, bem como detalhes sobre o planejamento de produtos plataforma, para que possam resolver os casos com sucesso, e (ii) os casos devem ser baseados em uma visão unificada e coerente da literatura disponível sobre produtos plataformas. As etapas da metodologia para o desenvolvimento de plataformas, apresentadas por Srinivasan et al. (2005), são mostradas na Figura 16.

33

Figura 16 – Processo de planejamento da plataforma (SRINIVASAN et al.,2005).

As três primeiras etapas envolvem o entendimento sobre clientes, mercados, concorrentes, e os próprios produtos e plataformas da empresa. Na quarta etapa são envolvidas ações relacionadas ao planejamento, o que inclui estratégias, produtos, características e especificações, para a família a ser desenvolvida. As etapas seguintes, 5 a 7, correspondem ao estágio no qual as especificações gerais para uma família de produto são convertidas em plataformas e módulos variantes. (SRINIVASAN et al., 2005). Fiil-Nilsen e Mortensen (2006) salientam que a literatura sobre o desenvolvimento de produtos plataforma, na maior parte dos casos, descreve o assunto sobre uma perspectiva técnica — isto é, procedimentos para o projeto de plataformas, algoritmos de modularização, entre outros —, e raramente são apresentados estudos sobre a implementação deste conceito na indústria. De acordo com os autores, baseados na experiência dos mesmos na indústria dinamarquesa, a criação de soluções técnicas é apenas uma parte da solução de problemas, e de fato muitos projetos de plataformas começam como excelentes “soluções técnicas”, no entanto, falham a longo prazo, devido a “implementações pobres”. Para os autores, muitos projetos de plataformas começam como “projetos de limpeza”, nos quais um produto ou variedade já existente é substituído por uma família mais bem equilibrada. A causa pela desordem na variedade de produtos muitas vezes se dá em função

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da falta de coordenação entre esforços individuais de projeto, e pode reaparecer gradualmente mesmo após a limpeza, se não for feito esforço para garantir tal coordenação. Para Jose e Tollenaere (2005) a seleção de uma plataforma necessita de um equilíbrio completo entre o “número de módulos especiais vs. número de módulos comuns”. Segundo os autores o dilema neste sentido é: “a empresa deve otimizar e personalizar produtos precisos com componentes especiais, ou deve usar componentes padrão para satisfazer as necessidades de variedade de mercado? ” “ Isto seria traduzido para o trade-off “Produto diferenciado vs. Padronização”. A utilização de diferentes módulos permite realizar um maior número de combinações, resultando em maiores diversidades de produtos; no entanto, também aumenta os custos. O uso de módulos comuns reduz o número de combinações, porém, permite economias de custos. As principais vantagens e desvantagens desses aspectos são apresentadas na Figura 17 (JOSE e TOLLENAERE, 2005).

Padronização

+

-

-

Baixo custo Baixo diversidade

Baixo custo Alta diversidade

Alto custo Baixo diversidade

Alto custo Alta diversidade

Modularização

+

Figura 17 – Impacto nos custos para diferentes níveis de modularização e padronização (Adaptado de JOSE e TOLLENAERE, 20056).

Na Figura 17, Jose e Tollenaere (2005) consideram que a “Modularidade” está relacionada ao uso de mais diferentes módulos, e a “Padronização” ao uso de mais módulos comuns. 6

35

3.2.2 Produtos plataforma: exemplos “Plataformas industriais são produtos, serviços ou tecnologias, que são desenvolvidas por uma ou várias empresas, e que servem como base sobre as quais outras firmas podem construir produtos complementares, serviços ou tecnologias” (GAWER, 2009, p.54). Os sistemas operacionais Microsoft Windows® e Linux, os microprocessadores Intel®, iPod e iPhone da Apple®, mecanismo de busca na Internet Google®, a própria Internet, sites de redes sociais como o Facebook®, sistemas operacionais em telefones celulares, consoles de videogames, cartões de pagamento, tecnologias automotivas de células de combustível são todas plataformas industriais (GAWER, 2009). Ghazawneh (2010) aborda em seu estudo as plataformas iPhone e Facebook®, fazendo uma análise destes sistemas em função dos recursos que compõem um produto plataforma descritos por Robertson e Ulrich (1998). A seguir são apresentados os conceitos disponíveis no estudo de Ghazawneh (2010): a) “iPhone” 7: é um exemplo de projeto que adota do paradigma de inovação aberta, pois não depende somente de fontes internas para o desenvolvimento de seus serviços e aplicações. A criação de aplicações nativas para o iPhone é aberta a empresas, pessoas e governos. A adoção do modelo de inovação aberta é complementada pela implementação de uma plataforma de produto, que permite a quase qualquer um inovar no sistema de forma interdependente. O produto central da plataforma é o aparelho iPhone e os produtos e serviços derivados são as aplicações que rodam no aparelho. Em relação à componentes o iPhone apresenta três principais: sistema operacional, Software Development Kit (SDK), Application Programming Interfaces (APIs). Quanto aos processos, a plataforma iPhone começa com a ideia de aplicação ou solução, que é implementada através das plataformas SDK e APIs, o resultado é submetido a análise e caso aprovado, torna-se disponível para compra ou download na Apple Store. O conhecimento para quem deseja desenvolver para o iPhone, está disponível no iPhone’s development center, que fornece documentos, vídeos, e fóruns, com informações técnicas. Por fim, pelas pessoas e relacionamentos existe o Apple Worldwide Developers Conference (WWDC), onde se compartilham ideias e métodos sobre desenvolvimento para o

7

Indicado pelo autor: Apple Inc. iPhone. Available from: http://www.apple.com/iphone/ [cited 14.05.2009].

36

iPhone, a Apple envia cerca de 1000 (mil) de seus engenheiros para estas conferências; b) “Facebook®” 8:

a rede sócia também adotou uma plataforma de produtos baseada

em inovação aberta. Pessoas com habilidades para programar aplicações podem executá-las no Facebook®.

O produto principal é o site e os produtos e serviços

derivados são as aplicações desenvolvidas pelos funcionários do Facebook®, ou pessoas externas. Os componentes da plataforma são cinco: Application Programming Interfaces (APIs), Facebook Markup Language (FBML), a extensão da FBML chamada XFBML, Facebook Query Language (FQL), e a incorporação do java scrip na aplicação (FBJS). O processo no Facebook® inicia com uma ideia de aplicação que atenda os princípios da plataforma de produtos, isto é, ter um significado, ser confiável e bem projetado, para tornar a web mais social para os usuários. O Facebook® fornece aos desenvolvedores recursos de conhecimentos de todos os tipos — documentações, ferramentas, fóruns de discussões e wikis —, com o objetivo de ajuda-los nas práticas de colaboração e desenvolvimento dentro da plataforma de produtos. Além das bases de dados citadas anteriormente, o Facebook® apoia o conhecimento com diretrizes multimídias, baseadas em exemplos práticos, que ajudam aos usuários a lidar com as suas práticas de desenvolvimento colaborativo. Quanto as pessoas e relacionamentos, o Facebook®

busca uma relação estreita com seus desenvolvedores através de

eventos do setor, desenvolvimento de conferências, mesas redondas, todos com o objetivo de proporcionar aos desenvolvedores o diálogo com a equipe da plataforma, sobre aspectos técnicos e de negócios. “O conceito de produtos plataforma é poderoso, mas a sua aplicação varia muito de uma plataforma para outra. Por esta razão, não há uma descrição única de plataforma de produto que se aplica em todos os casos. Um exemplo é diferente do outro, e cada empresa deve trabalhar para compreender as características de suas próprias plataformas de produto (MCGRATH, 2001). ” O autor mostra em seu livro alguns exemplos que ilustram a aplicação do conceito plataforma em setores com características distintas:

8

Indicado pelo autor: Facebook Developers. Available from: http://developers.facebook.com/ [cited 26.08.2009].

37

a) “plataformas de serviços AT&T’S®”: uma grande empresa como a AT&T® pode ser melhor entendida analisando suas plataformas de serviço, no ano de 1999. O serviço de comunicação de longa distância (long-distance communications) consiste em uma das principais plataformas de serviços da AT&T®, apoiando uma série de outros produtos. Em 1999, a família de produtos longa distância valia 24 bilhões de dólares, e a família de produtos de consumo de longa distância foi de aproximadamente 22 bilhões de dólares. Outro exemplo de plataforma da empresa é o serviço de comunicação sem fio (wireless communications): uma das plataformas com mais rápido crescimento, a uma taxa de 40%, e aproximadamente 7,5 bilhões de dólares em receitas. A AT&T® expandiu-se para uma plataforma de serviços de televisão à cabo por meio de aquisições, tornando-se potencialmente uma das maiores empresas do ramo nos Estados Unidos. A variedade de ofertas de produtos da plataforma inclui diferentes serviços e pacotes de entretenimento. A plataforma de banda larga da AT&T® usou sua rede de televisão a cabo para fornecer acesso à Internet de alta velocidade através do Excite@Home, sobre o qual tinha o controle majoritário. O serviço de telefonia local, uma plataforma que usou a rede de televisão a cabo, foi talvez a plataforma de serviços estrategicamente mais importante da AT&T®; b) “família de produtos plataforma Walt Disney®”: mesmo a AT&T® sendo uma grande empresa, com várias plataformas de serviços, é um negócio simples em comparação às famílias de plataformas da Walt Disney®. A companhia dispõe de cinco segmentos de negócios principais, cada um dos quais com vários produtos e plataformas de serviços. Da receita total da Disney em 1999, de 23 bilhões de dólares, 7,5 bilhões foram atribuídos a suas plataformas de mídia. Com aproximadamente 6,5 bilhões de dólares em receitas, em 1999, o estúdio de entretenimento, apresentou-se com a segunda mais importante família de plataformas de produto da Disney. Seguindo com as plataformas da companhia, os parques temáticos e resorts representam uma importante família, arrecadando na época receitas acima de 6 bilhões de dólares. Entre as principais plataformas desta família estão: Disneyland Resort, Walt Disney World Resort, Disney Vaction Club, Tokyo Disney, e Disney Cruise Line. As plataformas na família de produtos de consumo, licenciou a marca “Walt Disney”, bem como personagens da empresa, para vários fabricantes, varejistas, entre outros. A Internet e o marketing direto,

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representam as operações de atividades online, e o catálogo da Disney. Em 1999, a plataforma de Internet incluía o “portal GO.com”, o site de notícias “ABCNEWS.com”, os sites de esportes: “ESPN.com”, “ABCSports.com”, “NFL.com”, “NBA.com”, entre outros; plataformas de entretenimento “ABC.com”, “ABC Radio”; plataformas para família e crianças: “Disney.com”, “Disney Club Blast”, etc; e plataformas de comércio eletrônico como: “DisneyStore.com”, Disney Travel Online, “toysmart.com”, etc. c) “plataforma comum da Amazon.com®”: em 1996 a Amazon.com ®foi a plataforma de produto pioneira, e revolucionária, no contextos de vendas no varejo, permitindo aos clientes comprar livros pela Internet. A Amazon.com® foi expandindo suas plataformas de ofertas para músicas, vídeos e DVD, eletrônica e software, brinquedos e jogos, artigos para casa. Outra plataforma criada pela Amazon® foram os leilões online, que permitiram aos compradores contato direto com os vendedores. Jonash et al. (2007) apresentaram em seu estudo de caso o exemplo de três grandes empresas que se recuperaram após quedas no mercado. Entre as companhias estudas estão a Apple, o grupo PepsiCO, e a mexicana CEMEX. Primeiramente os autores descrevem o histórico de cada uma das empresas, conforme mostrado a seguir: a) “Apple®”: considerando os computadores Apple®. O primeiro surto de crescimento da Apple® foi alimentado por várias gerações de hardwares e softwares para computadores pessoais, começando com o conceito Apple II. A decisão da empresa na década de 1980 de não licenciar seu sistema operacional foi onerosa, pois o valor de criação real estava no software. Apesar de um crescimento de vendas estável os computadores da empresa continuaram a perder cotas de mercado. Sistemas Windows® e microprocessadores Intel®, passaram a dominar o mercado de computadores pessoais. A virada da Apple® foi o investimento no âmbito da música digital, com o iPod e o iTunes; b) “PepsiCO®”: entre os anos de 1970 e 1980, a Pepsi® havia capturado a quota de mercado de sua arquirrival Coca-Cola®, e a empresa desfrutava do grande crescimento impulsionado em grande parte pela linha de refrigerantes. Em 1990 a Pepsi® começou a perder a “guerra da cola”. Reconhecendo a queda no mercado de refrigerantes, e diante da mudança de preferência dos consumidores, para opções

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saudáveis, o PepsiCO® começou a investir neste ramo. O grupo lançou mais de 100 produtos de saúde, e investiu significativamente em suas “marcas saudáveis” como, a Quaker®, Dole®, e Tropicana®; c) “CEMEX®”: a mexicana do ramo do cimento é o típico exemplo de empresa que cresceu no âmbito familiar, e dominou o cenário global. No final de 1990 a empresa encontrava-se em uma situação difícil, uma vez que não tinha mais oportunidade de crescimento em seu mercado doméstico, que representava metade de suas receitas, e importante parcela dos lucros. Neste sentido, a companhia buscou novos mercados, e encontrou na construção de casas de baixa renda no México, uma nova fonte de crescimento. “Mas o que a Apple®, Pepsi®, e a CEMEX®, tem em comum? ” Estas três empresas são apenas algumas entre as muitas que descobriram o poder de “plataformas de crescimento 9 ”. Para Apple® a plataforma de crescimento se caracterizou pelo conceito “Experiência em Mídia Digital”, buscando criar uma experiência integrada do consumidor por mídias digitais, incluindo músicas, podcasts e vídeos. Em relação ao grupo PepsiCo®, a proposta de plataforma de crescimento consistiu em “Saúde e Bem-Estar”, para gerar uma linha de escolhas saudáveis para os consumidores. Já no cenário da CEMEX®, a plataforma de crescimento foi “Habitação à Preços Acessíveis”, isto é, soluções de construção para clientes ignorados no segmento (famílias de baixa renda) (JONASH et al., 2007). Os autores citam quatro etapas executadas na elaboração da plataforma de crescimento pelas empresas analisadas, representadas na Figura 18.

9

Plataformas de crescimento, não são a noção tradicional de arquiteturas modulares de produtos (plataformas de produtos), mas sim, uma ligação estratégica, ou âncora, em um fluxo de oportunidades de crescimento e de inovação, que conecta capacidades internas diferenciadas (ou capacidades que podem ser obtidos), com as necessidades do mercado externo (JONASH et al., 2007).

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1º Necessidade dos clientes

Observação do cliente, análise de compras e uso

Identificar capacidades Propriedade intelectual, redes, processos de fabricação, habilidades, entre outros

3º Encontrar oportunidades

4º Intersecção entre as necessidades dos clientes e a capacidades internas

Investimento e execução

Investir em canais de inovação e executar na estratégia de plataforma de crescimento Figura 18 – Etapas executadas na elaboração da plataforma de crescimento (Adaptado de JONASH et al., 2007).

As quatro etapas apresentadas na Figura 18 são descritas por Jonash et al. (2007) como o ponto de partida para se iniciar uma plataforma de crescimento, e cujos conceitos podem ser aprofundados da seguinte forma: a) desenvolver um profundo conhecimento do mercado consumidor, e identificar novas necessidades não atendidas. Para alcançar o objetivo, a empresa precisa atualizar os seus “conjuntos de ferramentas de análises”, e as capacidades e processos de geração de ideias, aliados a planejamento do cenário, observação do consumidor e de seus comportamentos; b) identificar capacidades e competências internas existentes e potenciais. Isto demanda que processos e ferramentas sofisticados, sejam produzidos e instalados: mapeamento de tecnologias, e simulação de modelos de negócios, são algumas das técnicas possíveis;

41

c) procurar novas oportunidades na interseção entre necessidades de mercado e capacidades internas. Isso exige o projeto de novos processos e ferramentas, e a instalação de equipes multidisciplinares; d) investir em plataformas de crescimento e implementar oportunidades de plataformas. Líderes devem encontrar as competências certas em indivíduos para comandar e auxiliar plataformas de crescimento. As plataformas podem encontrar grandes resistências dentro da própria organização, o que pode ser contornado através do apoio das maiores lideranças. O poder das plataformas de crescimento não está somente em criar fortes canais de inovação. As plataformas também permitem as empresas serem inovadoras de sucesso, e serem recompensadas financeiramente por isso. Também ajudam a unir as forças criativas e analíticas da empresa, e permitem a medição da contribuição de cada indivíduo ou equipe às inovações. São, assim, veículos de mudanças culturais em uma empresa e podem redefinir a percepção da mesma no mercado. Servem também como efetivo canal de comunicação para apresentar prioridades estratégicas de longo prazo, e perspectivas de crescimento para funcionários e investidores. Quando uma empresa administra um portfólio de plataformas efetivamente, o resultado é o crescimento sustentável e sucesso no posicionamento de mercado (JONASH et al., 2007). As furadeiras Black & Decker® e a família de produtos Walkman da Sony®, são outros exemplos

de

sucesso

de

estratégias

baseadas

em

plataformas

de

produtos

(RATAMÄKI, 2004). A seguir serão discutidos alguns aspectos sobre os exemplos de plataformas citados: “Furadeiras Black & Decker®”: no começo da década de 1970 a linha de furadeiras Black & Decker® foi algo muito amplo. Novos produtos foram desenvolvidos “um-a-um”, e não como uma família de produtos. Os resultados deste processo foram 30 diferentes modelos de motores para ferramentas elétricas (produzidos de formas distintas), e 104 diferentes carcaças. Diante da necessidade de se implementar duplo isolamento nos motores das ferramentas elétricas — buscando garantir segurança aos usuários em relação a choques elétricos —, a gestão da Black & Decker® resolveu renovar a oferta de produtos, e desenvolver uma família de produtos. Um compromisso a longo prazo (17, 1 milhões de dólares, em 1971), com um ponto de equilíbrio de sete anos, foi estipulado para o programa, com o objetivo de desenvolver uma plataforma de produtos.

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“Sony® Walkman”: caracteriza-se por outro exemplo de sucesso de uma estratégia de plataforma de produtos. A Sony® introduziu o Walkman em 1979, dominando o mercado de som portátil por mais de uma década, mantendo-se líder técnica e comercialmente, mesmo com a concorrência de empresas de renome mundial, como a Matushita®, Toshiba®, Sanyo®, e Sharp®. A Sony construiu todos seus Walkman em torno de módulos-chaves e plataformas, e usou o design modular e a manufatura flexível para produzir uma grande variedade de produtos de qualidade a preços baixos. Mudanças significativas de design só foram necessárias em cerca de 20-30 modelos dentro os mais de 250 produzidos na década de 1980. Os mecanismos básicos em cada plataforma foram refinados continuamente, seguindo um método criativo e disciplinado em focar suas famílias em objetivos de projeto claro, e direcionar modelos a distintos segmentos de mercado (SANDERSON e UZUMERI, 1995; SANDERSON e UZUMERI, 199710; SIMPSON, 1998; RATAMÄKI, 2004). Para ilustrar esta seção, são apresentadas três famílias de produtos com base em plataformas: o conjunto de ferramentas elétricas Black & Decker®, as câmeras de uso único Kodak®, e a família de raspadores de gelo Dozer®. Estas são apresentadas respectivamente na Figura 19 (a), (b), e (c) (FLEDDERJOHN et al., 2005).

10

Este trabalho utiliza os estudos de Simpson (1998) e Ratamäki, (2004) como material de apoio para a descrição do caso “Sony® Walkman”. Faz-se a ressalva de que os autores utilizam como referência a obra de Sanderson e Uzumeri (1997), mas esta não esteve acessível como fonte primária de informação neste trabalho Sanderson, S. W. and Uzumeri, M., 1997, The Innovation Imperative: Strategies for Managing Product Models and Families, Irwin, Chicago, IL.

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(a)

(b)

(c) Figura 19 – Famílias de produtos, (a) Black & Decker®, (b) Kodak®, e (c) Dozer® (FLEDDERJOHN et al.., 2005).

3.3 ARQUITETURAS DE PRODUTOS

No processo de desenvolvimento de produtos uma importante tarefa consiste na seleção de sua arquitetura. Um produto é constituído por vários componentes físicos, os quais atuam com recursos específicos com o objetivo de realizar uma determinada função. Neste sentido, a arquitetura do produto descreve como os componentes são organizados, e como estes interagem entre si, no contexto funcional. O conceito de arquitetura envolve: (i) o arranjo de elementos funcionais, (ii) mapeamento dos elementos funcionais para os componentes físicos, e (iii) a especificação das interfaces entre os componentes físicos que se interagem (ULRICH, 1995; MIGUEL e FERREIRA, 2010).

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A arquitetura de um produto emerge durante o desenvolvimento da concepção. Este processo ocorre informalmente com esboços, diagramas funcionais, e na etapa de prototipagem de conceitos iniciais. Geralmente a maturidade da tecnologia de base do produto determina se a arquitetura é totalmente definida durante o desenvolvimento da concepção, ou na etapa de projeto em nível de sistema. Quando um novo produto consiste em uma melhoria incremental em um conceito já existente, a arquitetura do produto é definida dentro do conceito do produto; isso acontece por duas razões (ULRICH e EPPINGER, 2012): a) primeiro, as tecnologias básicas e os princípios de funcionamento do produto são prédefinidos, e assim os esforços do projeto conceitual são focados em melhores maneiras de materializar tal conceito; b) em segundo lugar, na medida em que uma categoria de produto matura, considerações e problemas de variedade de produtos na cadeia de produção ficam mais proeminentes. De acordo com Ulrich e Eppinger (2012), arquitetura de produto é uma das decisões de desenvolvimento que mais impactam na habilidade de uma companhia em oferecer de maneira eficiente uma maior variedade de produtos. A arquitetura, portanto, é um elemento central na concepção do produto. No entanto, quando um novo produto é o primeiro de um tipo, o desenvolvimento do conceito é focado nos princípios básicos de funcionamento e nas tecnologias que baseiam o produto. Neste caso, a arquitetura do produto é geralmente o foco inicial da fase de desenvolvimento, chamada de projeto em nível de sistema (“system-level design”). Um produto pode apresentar uma arquitetura integrada (integral) ou modular. Em linhas gerais, uma arquitetura integrada é desenvolvida com base em subsistemas que são projetados de forma dependente, nos quais as funções são compartilhadas por um ou mais blocos. Já no projeto modular, a arquitetura é concebida a partir de subsistemas que são projetados independentemente, mas que funcionam juntos integralmente, e cada módulo pode exercer uma ou mais funções (MIGUEL e FERREIRA, 2010). A Figura 20 (a) e (b) representa um exemplo de cada uma das arquiteturas, modular e integral, aplicado ao conceito de trailers (ULRICH, 1995).

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(a)

(b)

Figura 20 – Trailer com arquiteturas modular (a), e integral (b) (Adaptado de ULRICH, 1995)

Após uma apresentação resumida sobre arquiteturas de produtos, as próximas seções do estudo aprofundam-se nos conceitos relacionados à arquitetura modular, por se tratar do tema de interesse do presente trabalho.

46

3.4 ARQUITETURAS MODULARES Os termos “módulo”, “modularização”, “modularidade”, e projeto modular são muito conhecidos na indústria e na academia, no entanto, é difícil encontrar definições distintas e não ambíguas para os conceitos (ERICSSON e ERIXON, 1999). O termo módulo tem como origem a palavra em latim modulus, correspondente a uma unidade de medida padrão de comprimento. Com o passar dos anos e o desenvolvimento das disciplinas de base em projetos — arquitetura, engenharias, e o design —, o conceito de módulo foi sendo aprimorado, associando-se aos de modularização e customização em massa (PELEGRINI, 2005). A Figura 21, apresentada por Pelegrini (2005), mostra a evolução do conceito de módulo.

Figura 21 – Evolução do conceito de módulo (PELEGRINI, 2005).

Para ilustrar o conceito de módulo em um produto, utiliza-se o exemplo apresentado no estudo de Strong (2003), que consiste em um misturador (liquidificador) composto por dois módulos, conforme mostrado na Figura 22.

Figura 22 – Misturar com dois módulos (STRONG, 2003).

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O primeiro módulo abriga os motores, transformadores, e controles, e o segundo compreende as lâminas do misturador. O módulo 1 tem como funções: transformar a energia elétrica em movimento mecânico, proporcionar um meio de controlar o movimento, e suportar o módulo 2. As funções do módulo 2 são: agitar, misturar, e/ou misturar o material contido no interior do módulo (STRONG, 2003). Após a apresentação do exemplo da aplicação do conceito modular em produtos, retoma-se a discussão sobre os termos associados a palavra “módulo”. De acordo com Pelegrini (2005), os termos modularização e modularidade derivam do conceito de módulo. Modularização, no sentido etimológico, caracteriza-se pelo ato de aplicar o conceito de módulo a um determinado objeto, isto é, tornar algo modular. A modularidade, por sua vez, corresponde a uma qualidade atribuída a um sistema de objetos a partir de sua modularização. Miller e Elgård (1998), com base nas definições de Miller (1997)11 e Jepersen e Miller (1995)12, apresentam os seguintes conceitos sobre módulo, modularidade e modularização: a) um módulo é uma unidade essencial e autossuficiente em relação ao produto do qual faz parte. O módulo tem, relativo à definição de um sistema, interfaces padronizadas e interações que permitem a composição de produtos por combinação (Figura 23); b) modularidade é um atributo do sistema relacionado com a estrutura e funcionalidade. A estrutura modular é composta por unidades funcionais independentes (módulos), com interfaces padronizadas e interações de acordo com uma definição de sistemas; c) modularização é uma atividade em que a estruturação em módulos ocorre.

Figura 23 – Módulo inserido no produto e no sistema ao qual pertence (MILLER e ELGÅRD, 1998)13.

Miller, T.D. “Modular Engineering” Proceedings of the 12th IPS Reseach Seminar, Fuglsø 1997. Jespersen, J.D. & Miller, T.D. "Development of a Universal Signal Converter Concept for Danfoss Flowmeters", Technical University of Denmark, M.Sc. Thesis, 1995. 11 12

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Para Baldwin e Clark (2000) a modularidade é um conceito que tem se mostrado útil a um grande número de áreas que lidam com sistemas complexos, sendo estas variáveis desde ciências do cérebro e psicologia, robótica, inteligência artificial, e engenharia industrial. Segundo os autores, o conceito de modularidade pode ser fundamentado em duas ideias base. A primeira consiste em “interdependência entre os módulos e independência através dos módulos”:

Um módulo é a unidade cujos os elementos estruturais estão conectados fortemente entre eles, e relativamente fracos aos elementos de outras unidades. Claramente existe um grau de conexão, e, portanto, graduações de modularidade (BALDWIN e CLARK, 200014).

Em síntese, Baldwin e Clark (2000), definem que módulos são unidades em um sistema maior, que são estruturalmente independentes umas das outras, mas atuam juntas. O sistema como um todo deve fornecer uma arquitetura que permita para ambos independência e integração de função. Seguindo com as os conceitos base sobre modularidade descritos pelos autores, a segunda ideia consiste em três temos: “abstração, ocultação de informações, e interface”:

“O módulo deve ser definido em conjunto com o produto e o sistema ao qual pertence o módulo” (MILLER e ELGÅRD, 1998). 14 Os autores salientam que a definição proposta é uma adaptação de McClelland e Rudmelhart (1995). Ainda de acordo com Baldwin e Clark (2000), muitas definições encontram-se disponíveis na literatura. Em contraste com a definição elaborada pelos autores, os mesmos citam o conceito de Ulrich (1995, p.422), o qual define uma arquitetura (produto) modular como algo que “inclui um mapeamento um-a-um a partir de elementos funcionais, na estrutura de funções para os componentes físicos do produto, e especifica as interfaces desassociadas entre os componentes”. Após algumas análises os autores concluíram que é difícil basear a definição de modularidade em funções, que são inerentemente diversas e não estacionária. Por conta deste fato Baldwin e Clark (2000) definem modularidade, baseada no relacionamento entre estruturas, e não entre funções. Os autores, no entanto, demostram seu agradecimento à Karl Ulrich por apresentar os primeiros pensamentos sobre o assunto. A seguir as referências citadas neste trecho: 13

McClelland, J. L., and D. E. Rumelhart (1995). Parellel Distributed Processing. Cambridge, Mass.: MIT Press. Ulrich, K. T. (1995). “The Role of Product Architecture in the Manufacturing Firm.” Research Policy 24: 419– 440.

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Um sistema complexo pode ser gerido pela divisão dele em pedaços menores, para serem olhados separadamente. Quando a complexidade de um deles chega a um limite, essa complexidade pode ser isolada ao se definir uma abstração separada com uma interface/relação simples. A abstração esconde a complexidade do elemento; a interface indica o quanto o elemento interage com o sistema maior (BALDWIN e CLARK, 2000).

Baldwin e Clark (2006) citam três tipos básicos de modularidade: (i) modularidade no projeto, (ii) modularidade na produção, e (iii) modularidade no uso. “Um sistema de engenharia complexo só pode ser modular em projeto se, e somente se, o processo de concepção pode ser dividido e distribuído em módulos separados, que são coordenador por regras de projeto, e não por consultas permanentes entre os projetistas” (BALDWIN e CLARK, 2006, p.181). De acordo com os autores, de todas as modularidades, a modularidade no projeto é a menos compreendida e a que tem impactos econômicos mais interessantes. Os fabricantes utilizam a modularidade na produção há quase um século ou mais. A indústria automobilística, por exemplo, organiza-se rotineiramente para fabricar os componentes de um automóvel em diferentes locais, e reuni-los para a montagem final. O procedimento adotado pode ser realizado, uma vez que a empresa sabe de forma completa e efetiva como as partes irão interagir com o veículo. As especificações de engenharia de um componente (dimensões, tolerâncias, funcionalidades, etc), constituem um conjunto de regras de projeto para as fábricas que fornecem as peças. Tal processo de modularidade é fundamental para a produção em massa (BALDWIN e CLARK, 2006, p.181). Seguindo com a descrição dos tipos de modularidade expostos por Baldwin e Clark (2006), um conjunto de produtos é modular em uso, se permitir aos consumidores a capacidade de misturar e combinar elementos, para se chegar a um produto final adaptado ao seu gosto e necessidades. Para ilustrar o conceito descrito, os autores citam o seguinte exemplo: os consumidores geralmente compram camas (estrutura), colchões, travesseiros, lençóis e cobertas de diferentes fornecedores, que são distribuídos por diferentes varejistas. As peças se encaixam perfeitamente porque os diferentes fabricantes fazem as mesmas com tamanhos padrões. Estas dimensões padronizadas caracterizam-se por regras de projeto que são obrigatórias para fabricantes, atacadistas, varejistas e usuários. Ericsson e Erixon (1999) definem a modularidade em produtos com base em duas características: (i) similaridade entre a arquitetura física e funcional do projeto, e (ii) minimização do grau de interação entre os componentes físicos. Assim, o conceito de produto plataforma modular de modularização é: “decomposição de um produto em blocos de

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construção (módulos), com interfaces especificadas, conduzidas por estratégias da companhia”. A modularidade para ElMaraghy (2009) é capaz de promover a troca e a reutilização de componentes, ajuda na rápida introdução de novas tecnologias, facilita a terceirização, e incentiva a alocação flexível da produção local e globalmente. Para o autor esta abordagem “Plug and Produce” no projeto e fabricação de produtos suporta uma ampla variação na busca pela satisfação dos clientes, através da manutenção da máxima flexibilidade para alcançar produtos diferenciados, permitindo simultaneamente a evolução controlada da identidade dos produtos. A arquitetura modular em produtos apresentada por Sanchez (2002) é aquela desenvolvida para permitir a mistura e combinação de diferentes componentes “plug and play” no produto em geral, com o objetivo de garantir configurações variadas do mesmo. Esta configurabilidade no delineamento de um produto global é alcançada através da especificação de componentes interfaces, que permitam substituições nas variações dos elementos no design do produto sem que seja preciso mudar o projeto de outras partes da arquitetura do produto. Sanchez (2002) apresenta como um exemplo familiar de produtos baseado e arquitetura modular os computadores desktop. Estes sistemas dispõem de uma vasta gama de variação, de microprocessadores, cartões de memória, discos rígidos, monitores, teclados, e outros componentes, que podem ser livremente combinados para configurar uma infinidade de variações de produtos. Através da arquitetura modular o desenvolvimento de produtos beneficia-se da padronização, e da redução significativa dos processos de fabricação, montagem e design. Neste tipo de arquitetura há uma avaliação detalhada da decomposição, integração e compatibilidade de componentes, e da compatibilidade das interfaces (IBARRA, 2005). Ainda segundo Ibarra (2005), devido ao fato de a arquitetura modular se basear no uso de componentes padronizados, esta estratégia permite a personalização (customization) dos produtos mediante a mescla e ajuste (mix and match) dos mesmos, resultando na modificação das formas de colaboração entre empresas e fornecedores. Ulrich (1995) divide a arquitetura modular em três subtipos: slot, bus e sectional. a) slot: cada uma das interfaces entre os componentes em uma arquitetura slot é de um tipo diferente dos outros, de modo que vários componentes no produto não podem ser intercambiáveis. O rádio de um automóvel é um exemplo de arquitetura slot. O rádio realiza exatamente uma função e é desassociado dos componentes circundantes, e sua interface é diferente de qualquer outro componente do carro

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(exemplo: rádios e velocímetros apresentam diferentes tipos de interface no painel instrumental). b) bus: na arquitetura tipo bus, há um barramento comum ao qual os outros componentes físicos se conectam por um mesmo tipo de interface. Um exemplo é cartão de memória expansível de um computador. Produtos não eletrônicos também podem ser construídos em torno de uma arquitetura desse tipo. Faixas de iluminação, bagageiros ajustáveis, são exemplos de sistemas aplicáveis em automóveis que incorporam uma arquitetura em barramentos. c) sectional: em uma arquitetura seccional todas as interfaces são do mesmo tipo, e não existe um elemento único no qual todos os outros componentes são anexados. A montagem é realizada através da conexão dos componentes uns aos outros por interfaces idênticas. Muitos sistemas de tubulações, sofás, divisórias de escritórios, e sistemas de computadores, aderem a arquitetura seccional. A Figura 24 mostra um exemplo dos tipos de arquitetura modular descritos por Ulrich (1995), aplicadas ao contexto de computadores pessoais.

Figura 24 – Arquiteturas modulares slot, bus, e sectional, aplicadas em computadores (Adaptado de Ulrich (1995)).

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Anderson (2014) define o design modular como uma técnica de projeto na qual funções são desenvolvidas em módulos, que podem ser combinados em modelos subsequentes. Para o autor, trata-se de um conceito de “engenharia reutilizável”, onde porções de projetos anteriores tornam-se base para novos projetos. Os benefícios do design modular, descritos por Anderson (2014), são: (i) menor esforço de engenharia, (ii) maior comodidade entre modelos, para cadeias de suprimentos simples; (iii) melhora a confiabilidade no uso de peças provadas, e projetos. Os benefícios associados a estratégias modulares, sintetizados por Ramos (2016) com base nos estudos de Hölttä-Otto (2005) e Kremer e Gupta (2013), são: a) permitir aos clientes combinar variedade de opções; b) permitir projeto flexível; c) permitir um desenvolvimento de caráter global, atendendo também requisitos regionais; d) reduz custos de timing de desenvolvimento; e) facilita o upgrade do produto; f) padroniza componentes dos produtos. Ainda sobre os benefícios da modularização de produtos (KUSIAK e HUANG, 1996; SCALICE et al., 2012): a) economia em escala; b) aumento da possibilidade de modificação do produto/componente; c) aumento da variabilidade do produto; d) redução de tempo de entrega; e) desacoplamento de riscos; f) diagnóstico, manutenção, reparo e descarte tornam-se mais fáceis. Para finalizar este tópico do estudo, é apresentada uma série de conceitos disponíveis na literatura, relacionados às terminologias “módulos”, “sistemas modulares e design”, e “modularidade”. Tais conceitos foram reunidos e disponibilizados de forma sintetizada na obra de Kamrani e Nasr (2010)15: a) módulos: 

15

grupo de componentes padrão e intercambiáveis 16;

Cada uma das referências utilizadas por Kamrani e Nasr (2010) para a descrição dos conceitos apresentados, serão mencionadas em notas específicas ao conteúdo citado. 16 Galsworth GD (1994) Smart, simple design, Essex junction. Oliver, Vermont.

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

bloco de construção estrutural independente de um sistema maior e com interfaces bem definidas. Um módulo dispõe de ligações bastante amplas para o resto do sistema, permitindo um desenvolvimento independente do módulo, enquanto as interligações nas interfaces são muito bem pensadas (KAMRANI e NASR, 2010);



um grupo complexo que atribui uma função para o produto, podendo ser mudado e substituído de forma ampla e produzido de forma independente17;



um componente, ou um conjunto destes, que pode ser removido de um produto de forma não destrutiva, como uma unidade, que fornece uma função de base única, necessária para o produto funcionar de forma desejada 18;



um conjunto de componentes, e a arquitetura consiste em todos os componentes em um produto, mais a relação entre os mesmos 19;



os módulos apresentam as seguintes características 20: o são subsistemas cooperativos que formam produtos, sistemas de produção, e assim por diante; o interações funcionais ocorrem dentro, e não entre módulos; o apresentam uma ou mais funções bem definidas, que podem ser testadas isoladamente a partir do sistema, e são um compósito dos componentes do módulo; o são independentes e autônomos, e podem ser combinados e configurados com outros módulos para alcançar a função global.

b) sistemas modulares e design: 

sistemas modulares são aqueles cuja as interfaces são bem definidas, e compartilhadas com apenas alguns outros sistemas 21;

Wilhelm B (1997) Platform and modular concepts at Volkswagen – their effects on the assembly process. In: Shimokawa K, Juergens U, Fujimoto T (eds) Transforming automobile assembly – experience in automation and work organization. Springer, Berlin, p 146. 17

18

Allen KR, Carlson-Skalak S (1998) Defining product architecture during conceptual design. In: Proceedings of the 1998 ASME design engineering technical conference, Atlanta, GA. The American Society of Mechanical Engineers, New York. 19

Newcomb P 3rd, Bras B, Rosen DW (1998) Implications of modularity on product design for the life cycle. J Mech Des Trans As/Vie 120(3):483–491. 20

Marshall R, Leaney PG, Botterell P (1998) Enhanced product realisation through modular design: an example of product/process integration. J Integr Des Process Technol 3(4):143–150.

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

design modular consiste em um grupo de componentes que podem ser facilmente destacados, de tal forma que podem ser facilmente reutilizados e remanufaturados. A compatibilidade dos materiais tem que ser considerada para a reciclagem, e para a facilidade de desmontagem 22.

c) modularidade: 

três elementos fundamentais para a modularidade 23 24 : o independência dos componentes de um modulo, de componentes externos; o similaridade dos componentes em um módulo, em relação ao seu processo de ciclo de vida; o ausência de semelhança com componentes externos;



uso de módulos estruturalmente independentes para formar a arquitetura do produto 25;



origina-se da decomposição de um produto em submontagens e componentes. Tal divisão facilita a padronização de componente, e aumenta a variedade de produtos 26;



um grau em que a arquitetura de um produto é composta de módulos com mínima interação entre módulos 27 28;

21

Sosa ME, Eppinger SD, Rowles CM (2000) Designing modular and integrative systems. In: Asme 2000 international design engineering technical conferences and computers and information in engineering conference. ASME, Baltimore, MA, pp 1–9. 22

Kusiak A, Szczerbicki E (1993) Transformation from conceptual to embodiment design. IIE Trans 25(4):6–12.

23

Gershenson JK, Prasad GJ, Allamneni S (1999) Modular product design: a life-cycle view. J Integr Des Process Sci 3(4):13–26. 24

Ulrich K, Tung K (1991) Fundamentals of product modularity. In: Proceeding of the 1991 Asme design engineering technical conferences – conference on design/manufacture integration, Miami, FL 25

Holtta KM, Salonen MP (2003) Comparing three different modularity methods. ASME 9(3):189–206.

26

Gershenson JK, Prasad GJ, Zhang Y (2004) Product modularity: measures and design methods. J Eng Des 15(1):33–51. 27

Allen KR, Carlson-Skalak S (1998) Defining product architecture during conceptual design. In: Proceedings of the 1998 ASME design engineering technical conference, Atlanta, GA. The American Society of Mechanical Engineers, New York. 28

Gershenson JK, Pasad GJ, Zhang Y (2003) Product modularity: definitions and benefits. J Eng Des 14(3):295– 313.

55



característica mais importante da arquitetura de um produto. A arquitetura modular é aquela em que cada elemento funcional do produto é implementado exatamente em um “pedaço” (submontagem), em que existem poucas interações entre estes “pedaços”. Esta arquitetura permite que uma alteração de design seja feita em uma submontagem, sem afetar as outras 29 .

3.4.1 Modularidade: metodologias de desenvolvimento

Muitos métodos de modularidade têm sido desenvolvidos ao longo das últimas décadas, com o objetivo de criar arquiteturas de produtos modulares. Em geral os métodos para a definição de módulos podem ser divididos em duas categorias: (i) abordagens baseadas em matrizes, e (ii) abordagens de função gráfica. As metodologias também podem ser classificadas em abordagens de “acoplamento” ou “similaridade”. Na Figura 25 são apresentados alguns dos métodos de modularidade e a respectiva abordagem na qual se enquadram (BORJESSON e HÖLTTÄ-OTTO, 2014).

Figura 25 – Classificação dos métodos de modularidade (BORJESSON e HÖLTTÄ-OTTO, 2014)30.

29

Ulrich TK, Eppinger SD (2000) Product design and development, 2nd edn. McGraw-Hill, Inc., New York. Referências citadas na Figura 25 (disponibilizadas no estudo de Borjesson e Hölttä-Otto, 2014): Erixon G (1998) Modular function deployment—a method for product modularisation. PhD thesis, The Royal Institute of Technology, Stockholm. 30

Steward DT (1981) The design structure system: a method for managing the design of complex systems. IEEE Trans Eng Manag 28(3):71–74. ISSN 0018-9391. Stone RB, Wood KL, Crawford RH (2000) A heuristic method for identifying modules in product architectures. Des Stud 21(1):5–31. doi:10.1016/S0142-694X(99)00003-4.

56

As abordagens baseadas em acoplamento tipicamente agrupam os elementos em um módulo, maximizando o acoplamento, ou conectividade, dentro do módulo, e ao mesmo tempo minimiza o acoplamento entre os módulos. Por outro lado, as abordagens baseadas em similaridade definem os módulos em termos de similaridade e dissimilaridade entre as propriedades do produtos e os direcionadores estratégicos em um produto único, ou com base nos recursos entre os produtos em uma família (BORJESSON e HÖLTTÄ-OTTO, 2014). Alguns dos métodos apresentados na Figura 25 serão discutidos nas próximas seções.

3.4.1.1 Método heurístico

Para Stone et al. (2000) um bom projeto inicia-se somente após o entendimento completo das funções do produto. É importante destacar que os autores utilizam uma abordagem na qual os módulos são baseados em funções. Uma visão geral da metodologia de desenvolvimento da arquitetura de produtos é apresentada na Figura 26.

Zamirowski EJ, Otto KN (1999) Identifying product portfolio architecture modularity using function and variety heuristics. Proceedings of the 1999 ASME design engineering technical conferences (DETC99/DTM-8760), Las Vegas.

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Figura 26 – Visão geral da metodologia de desenvolvimento de arquitetura de produtos (Adaptado de STONE et al., 2000).

O método heurístico apresentado por Stone et al. (2000) consiste em três diferentes estratégias para a identificação de módulos — fluxo dominante, fluxo ramificado, conversão transmissão —, no qual ponto de partida necessário é um modelo funcional bem refinado (Figura 27), obtido na etapa dois da Figura 26.

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Figura 27 – Modelo funcional de uma parafusadeira elétrica (STONE et al.., 2000).

A estratégia do fluxo dominante, Figura 28, busca examinar cada fluxo não ramificado de uma estrutura funcional, agrupando as subfunções que o fluxo percorre, até que o mesmo saia do sistema ou se transforme em outro fluxo. O conjunto de subfunções percorridas pelo fluxo, desde a entrada até a saída do sistema, ou conversão, define um módulo (STONE et al., 2000; SONEGO, 2013).

Figura 28 – Heurística do fluxo dominante aplicada à uma estrutura funcional genérica (STONE et al., 2000).

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Heurística 1: o conjunto de subfunções que um fluxo passa através, a partir da entrada ou abertura do fluxo no sistema para a saída do sistema, ou a conversão do fluxo no interior do sistema, definem um módulo (STONE et al., 2000, p.15).

O fluxo ramificado, por sua vez, considera que um fluxo pode se ramificar formando cadeias de funções independentes, sendo assim necessária a identificação de cadeias paralelas. Cada galho de uma função paralela define um módulo potencial, Figura 29. O módulo é formado pelas subfunções que constituem o galho (tecnicamente, cada galho consiste de uma cadeia de função sequencial). Todos os módulos, um por galho, devem interagir com o produto no ponto de ramificação do fluxo (STONE et al., 2000; SONEGO, 2013).

Figura 29 – Fluxo ramificado aplicado à uma estrutura funcional genérica (STONE et al.., 2010).

Heurística 2: os galhos de uma cadeia de função paralela constituem um módulo. Cada um dos módulos interage com o restante do produto através do fluxo no ponto de ramificação (STONE et al., 2000, p.19).

O terceiro método heurístico consiste na conversão de subfunções e conversão para a transmissão de cadeias. A conversão de subfunções aceita um fluxo de material ou energia e o converte em outra forma de material ou energia. Uma subfunção de conversão transmissão, ou uma cadeia adequada de subfunções, constituem um módulo (STONE et al.., 2000; SONEGO, 2013). A heurística da conversão-transmissão encontra-se representada na Figura 30.

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Figura 30 – Conversão-transmissão aplicada à uma estrutura funcional genérica (STONE et al., 2000).

Heurística 3: a subfunção de conversão ou um par de conversão-transmissão, ou a própria cadeia de subfunções, constituem um módulo (STONE et al., 2000, p.22).

De acordo com Kamrani e Nasr (2010), o objetivo deste método é maximizar as interações dentro de um módulo, sendo possível a partir da aplicação das heurísticas. No entanto, para os autores, o método apresenta algumas deficiências: a) considera apenas a maximização das interações dentro dos módulos, mas não considera a minimização das interações entre os módulos; b) não considera a noção de similaridade; c) não considera a incompatibilidade entre componentes; d) não pode ser facilmente quantificado; e) a decisão final é tomada pelo projetista, baseada na experiência.

3.4.1.2 Desdobramento da função modular (MFD)

O método MFD é um método de suporte empresarial, aplicável a toda uma gama de produtos que busca atingir a modularização que não somente cumpre com as melhorias esperadas pela empresa, e auxilia mecanismos de seleção individual, como também reforça a habilidade da companhia de confrontar expansões futuras e desvios de demanda (ERIXON, 1998, p. 6364).

61

O Desdobramento da Função Modular (Modular Function Deployment™) é estruturado com o objetivo de encontrar o projeto de produto modular ideal, com base nas necessidades específicas da empresa. O MFD apoia toda a fase conceitual do processo de desenvolvimento do produto, desde a ideia ao projeto CAD, e tem maior sucesso se aplicado por uma equipe multifuncional (ERICSSON e ERIXON, 1999). Segundo os autores o processo é dividido em cinco etapas31, conforme mostrado na Figura 31.

Figura 31 – Cinco etapas do Desdobramento da Função Modular (Modular Function Deployment™) (ERICSSON e ERIXON, 1999).

Etapa 1 “Definição das necessidades dos clientes”: o primeiro passo em qualquer método de desenvolvimento de produtos, é assegurar-se que os requerimentos apropriados são derivados das necessidades de mercado. O que implica em entender a situação de mercado e a identidade do consumidor. Começa-se definindo estratégias de produto como a imagem da marca, é necessário responder questões tais quais: qual o perfil deste produto no mercado? Quem são os consumidores mais importantes? E quais os competidores (concorrentes) mais importantes? A próxima tarefa é definir as necessidades dos clientes, para formular as especificações do produto a ser produzido, o que pode ser feito através do método QFD (Quality Function Deployment). A matriz tradicional do método QFD deve ser modificada,

A descrição de cada uma das cinco etapas do método “Desdobramento da Função Modular (Modular Function Deployment™) ” foram descritas com base nos conceitos apresentados no livro “Controlling Design Variants: Modular Product Platform” de ERICSSON e ERIXON, 1999 (p. 29-41). 31

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para que “modularidade” seja o primeiro requisito de projeto (Figura 32). Com as necessidades dos clientes identificadas, cabe traduzi-las em propriedades do produto para os engenheiros do projeto.

Figura 32 – Matriz QFD com a “modularidade” como primeiro requisito de projeto (ERIXON, 1998).

Etapa 2 “Seleção de soluções técnicas”: é a abordagem funcional sobre o produto. Nesta etapa devem ser identificadas funções e sub-funções que cumpram os requisitos da Etapa 1, e as soluções técnicas correspondentes. Ou seja, realizar a denominada decomposição funcional que, através da compreensão das funções de todas as partes contidas no produto, fornece um entendimento mutuo da contribuição de cada uma para o todo. A independência funcional é um pré-requisito para se alcançar o projeto modular ideal, pois torna possível um design modular robusto, no qual interações entre módulos são mínimas. Desta forma cada módulo pode ser tratado de forma independente do outro. Durante a decomposição funcional, várias soluções técnicas para uma mesma função podem ser encontradas, e é preciso fazer a seleção; uma matriz é uma forma interessante de estruturar as soluções alternativas. A matriz de Pugh é uma ferramenta para expressar as vantagens e desvantagens, de cada uma das opções (Figura 33).

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Figura 33 – Matriz de Pugh (ERICSSON e ERIXON, 1999).

Etapa 3 “ Geração da concepção dos módulos”: o processo da Etapa 2, resulta na árvore de funções e meios (Figura 34), para visualizar a estrutura funcional do produto e selecionar soluções técnicas.

Figura 34 – Árvore de funções e meios (ERICSSON e ERIXON, 1999).

Na Etapa 3 as soluções técnicas são analisadas sob a ótica do Module Drivers™ (apresentados no Quadro 2). Para associar as soluções técnicas aos Module Drivers, aplica-se a Matriz de Indicação Modular (Module Indication Matrix – MIM™), Figura 35, o cerne do método MFD. A cada solução é atribuído um valor em uma escala de nove pontos, onde nove é forte, três é médio, e um é fraco, de acordo com a importância de cada um e a respectiva razão para ser um modulo.

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Figura 35 - Matriz de Indicação Modular (Module Indication Matrix – MIM™) (ERICSSON e ERIXON, 1999).

Valores muito altos indicam que a solução técnica em questão tem um padrão de requisitos complicado e deve formar um único módulo, ou ser a base deste. Por outro lado, valores baixos indicam que a solução pode ser fácil de encapsular, ou agrupar com outras soluções. Quadro 2 – Modular Drivers (Adaptado de BORJESSON, 2010).

Module Drivers Unidades comuns Carry over Especificações técnicas Estilo Alterar o projeto planejado Incentivo tecnológico Reciclar Fornecedor estratégico disponível Testabilidade separada Melhoramento Processo/Organização

Serviço/Manutenção

Estratégia Utilizar soluções em muitas variantes Utilizar soluções em gerações futuras Mudar os níveis de especificações Criar variações de estilos Permitir alterações de projeto Incorporar novas tecnologias Simplificar a reciclagem Usar um parceiro externo para desenvolver, produzir, etc. Testar separadamente antes da montagem final Para aumentar o pós-venda Proteger os recursos escassos em produção ou concepção

Substituição fácil

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Etapa 4 “Avaliar a concepção dos módulos”: nesta etapa se respondem questões como: quais os efeitos da concepção modular na produção e no desenvolvimento do produto? O quão melhor é a nova concepção comparada ao projeto já existente? Para tal deve-se examinar as relações entre as interfaces, que têm influência vital no produto final, no âmbito do design modular. Um bom panorama das relações entre as interfaces, pode ser obtido com uma matriz de interfaces, Figura 36.

Figura 36 – Matriz e interfaces (ERICSSON e ERIXON, 1999).

Os módulos devem ser listados na matriz em ordem de montagem, e as inter-relações entre eles podem ser marcadas pelas iniciais correspondentes, por exemplo, G para geometria e E para transmissão de energia. Dois princípios de interface são expostos o “hambúrguer” e o “unidade de base”. Além do viés da montagem, estes facilitam o desenvolvimento simultâneo, organização das oficinas, e o planejamento do processo. Esta etapa deve ser combinada com elementos de análise econômica.

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Etapa 5 “Otimização de módulos”: na etapa final se define a especificação para cada módulo, contento informações técnicas, de custos, desenvolvimento planejado, descrição de variáveis, entre outros. Assim o conceito modular pode ser melhorado, pois se foca em cada módulo separadamente.

3.4.1.3 Design Structure Matrix (DSM)

Design Structure Matrix (DSM): o método utiliza uma matriz para analisar e correlacionar dependências existentes entre componentes, funções, ou soluções técnicas em um produto. Os elementos citados são adicionados em uma mesma sequência, nas linhas e colunas da matriz, sendo analisados confrontando uns com os outros (Figura 37). Não são considerados os requisitos do cliente ou estratégias da empresa (RAMOS, 2016). De acordo com Pimmler e Eppinger (1994), a metodologia é baseada em três passos32: (i) decompor o sistema em elementos, (ii) documentar as interações entre os elementos, e (iii) agrupar os elementos em pedaços. Os grupos formados são possíveis candidatos a módulos (Figura 38).

Figura 37 – DSM é baseado no mapeamento de dependências (BORJESSON, 2010).

32

De acordo com Pimmler e Eppinger (1994): (i) descrever o conceito do produto em termos de elementos físico e/ou funcionais, que permitam atingir as funções do produto; (ii) identificar as interações que podem ocorrer entre os elementos físicos e funcionais; (iii) agrupar os elementos em pedaços com base em critérios estabelecidos pela estratégia global da equipe de projeto. Os pedaços definem a arquitetura do produto, e a estrutura da equipe de sistemas.

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Figura 38 – Agrupamento DSM (HÖLTTÄ-OTTO, 2005).

O DSM é projetado especialmente para a reorganização rápida da arquitetura, com base nas interações de interfaces. O método concentra-se nas interfaces dos módulos, para simplificar o processo de design e a aparente complexidade da arquitetura do produto (HÖLTTÄ-OTTO, 2005).

3.4.1.4 Outras abordagens HOME – Modular Design Method: é um processo aplicado ao reprojeto de um produto existente, para melhorar a sua modularidade. O HOME consiste em três fases principais: (i) gerar uma matriz de informações do projeto modular, (ii) criar os módulos, e (iii) analisar o projeto modular. A matriz de informações do projeto modular (Modular Information Matrix in HOME) agrega três tipos de informações principais: objetivos do ciclo de vida do produto, arquitetura do produto, e requisitos funcionais (SAND et al., 2002). Tais informações, de acordo com os autores, são organizadas em matrizes, conforme mostrado na Figura 39.

68

Figura 39 – Layout da matriz HOME (SAND et al.., 2002).

A primeira matriz consiste na Matriz do Ciclo de Vida (Life Cycle Matrix – LCM), que relaciona os componentes com todas as características do ciclo de vida, tais como a reutilização e a reciclagem. O segundo tipo de informação diz respeito as relações físicas entre os componentes do produto. A Matriz da Arquitetura do Produto (Product Arquitecture Matrix – PAM) é obtida a partir das Relações na Arquitetura do Produto (Product Architecture Relationships – PAR), que são obtidas da Decomposição da Arquitetura do Produto (Product Architecture Breakdown – PAB) (SAND et al., 2002). Seguindo com a apresentação das informações, Sand et al. (2002) classificam a terceira como a estrutura funcional. Inicialmente, segundo os autores, a Decomposição da Estrutura Funcional (Functional Structure Breakdown – FSB) é adquirida usando as informações das Relações da Estrutura Funcional (Functional Structure Relationship – FSR), sendo gerada ao final a Matriz da Estrutura Funcional (Functional Structure Matrix – FSM). Após estabelecidas as matrizes anteriormente citadas — LCM, PAM, e FSM —, e a partir da combinação das mesmas, é gerada a Matriz da Informação Modular (Modular Information Matrix – MIM), que contém informações das relações diretas entre os

69

componentes. Utilizando o método do eixo radial (Radial Axis Method – RAM), a matriz MIM é transformada na matriz EMIM (Enhanced Modular Information Matrix). Na matriz EMIN é então aplicado um algoritmo de agrupamento, para integrar os componentes em módulos do produto (SAND et al., 2002; SONEGO, 2013). Por fim, Anderson (2014) descreve como princípios no design modular os seguintes aspectos: a) base de custo total: não olhar para os custos do módulo no nível de projeto; olhar apenas para o custo total de todos os produtos que utilizarão os módulos; b) engenharia reutilizável: o design modular não está limitado a componentes físicos, mas também a engenharia reutilizável ou código de software; c) interfaces e protocolos: devem ser otimizados ao nível da arquitetura do sistema; d) padronização: para o máximo de utilidade, os módulos devem ter interfaces padrão. Usar interfaces de padrão industrial, se possível; se não for possível, desenvolver interfaces versáteis; e) interfaces limpas: todas as interfaces modulares devem ser limpas e consistentes, com facilidade de integração; f) documentação: documentação para modularidade, com ótima segregação de camadas em CAD, lista de materiais, identificação de objetos de software, e assim por diante; g) depuração: minimizar os custos de depuração através do uso de módulos existentes que já tenham sido depurados. Algumas empresas como a HP (Hewlett-Packard) acreditam que seja a melhor forma de produzir softwares sem bugs. Com alta percentagem de reuso, os esforços de depuração podem ser focados em outras coisas. h) consistência: evite querer “melhorar” módulos, a não ser que a melhoria seja substancial e justifique custos e tempos de produção, depuração, avaliação e requalificação ou recertificação. Evitar tentar reduzir custos em módulos, a não ser que o custo total economizado para todas as aplicações justifique o desenvolvimento de um modulo de nova geração.

70

3.4.1.5 Considerações sobre as metodologias para modularidade

Na literatura são encontradas diversas metodologias para o desenvolvimento de projetos modulares, entretanto cada método foi elaborado para otimizar um determinado critério, além de

não

ser

tão

claro

qual

a

melhor

ferramenta

para

um

caso

específico

(KREMER e GUPTA, 2013). Os métodos sempre indicaram os candidatos a módulo, mas cabe à equipe multidisciplinar, responsável pelo desenvolvimento da modularização, julgar a coerência dos agrupamentos obtidos, sendo neste caso a experiência uma parte do processo (RAMOS, 2016). Alguns dos métodos apresentados no presente trabalho — Heurístico, MFD, e DSM —, foram avaliados no estudo de Borjesson (2010) com base nos critérios apresentados no Quadro 3. Quadro 3 – Critérios para a comparação dos métodos (Adaptado de BORJESSON, 2010).

Critério Flexibilidade Execução simultânea Fácil de aprender e usar Software de suporte Projeto “handover” Repetibilidade Competitivo Cientifico Suporta interfaces Senso comum Específico para modularidade Descrição de dados

Descrição Método é flexível, permite ajustes Promove a execução simultânea em grupos Fácil de aprender, conceitos bem conhecidos Propicio para suporte de software, incluindo grandes projetos Simplificar a entrega da fase de concepção para o projeto detalhado Método é repetível e permite interações Método representa uma melhoria em relação aos métodos existentes Com base na ciência, válido, verificado, preciso Suporta a geração de interfaces na arquitetura modular Permite o senso comum (físico e geometria do produto) Específico para a geração de uma arquitetura modular Todos os dados, incluindo as necessidades dos clientes e as intenções estratégicas

71

Os resultados

33

da avaliação dos

métodos

são

apresentados na

Figura 40

(BORJESSON, 2010).

Figura 40 – Comparação entre os métodos (Adaptado de BORJESSON, 2010).

Holtta e Salonen (2003) avaliaram os métodos de modularidade — especificamente as metodologias Heurística, MFD, e DSM — para a aplicação em um produto único, e em família de produtos. Um total de 20 engenheiros, alunos de graduação em engenharia, mestrandos, entre outros, participaram da pesquisa utilizando os diferentes métodos para modularidade. De acordo com os autores, o uso de várias pessoas no estudo permitiu calcular a repetibilidade de cada um dos métodos. Os resultados para o estudo da repetibilidade, bem como outros aspectos analisados, são apresentados na Tabela 1. Tabela 1 – Avaliação dos três métodos de modularidade (Adaptado de HOLTTA e SALONE, 2003).

Aspecto Produto único Família de produtos Repetibilidade Considera a funcionalidade Projeto de interface Questões estratégicas Organização

33

Heurístico Sim Sim 70-90% Sim

MFD Sim

DSM Sim

68%

100%

Sim

Sim Sim Sim

Sim

É importante salientar que Borjesson (2010) realiza em seu trabalho a avaliação de outros métodos específicos, que não foram abordados no presente trabalho.

72

O método heurístico considera a funcionalidade dos produtos e a interface simplificada enquanto o DSM considera apenas a interface simplificada, mas que pode ser combinada com outras matrizes estratégicas ao considerar também outras questões da empresa. O MFD, por outro lado, concentra-se em várias questões estratégicas, deixando as decisões sobre as funções e interfaces dos produtos com os projetistas (HOLTTA e SALONE, 2003). O método MFD é o mais adequado para estratégias baseadas na modularização, pois define as variáveis e decide questões relacionadas a “comprar ou fazer”. Para decidir sobre os módulos exatos, isto é, minimizar as interações em cada limite, o método heurístico é a melhor solução. O DSM também pode ser utilizado para simplificar os limites das interações dos módulos. É mais adequado para a modularização de um sistema mais complexo, no qual existem muitas interações para uma pessoa manusear. O DSM pode também ser utilizado para organizar as equipes de desenvolvimento de produtos e tarefas (HOLTTA e SALONE, 2003). Outra diferença entre os métodos DSM e heurístico é que o primeiro, sendo um método computadorizado, pode manipular problemas complexos rapidamente, porém, pode sofrer com a falta de flexibilidade de uma mente humana e sugerir módulos irracionais. Para modularizar uma família de produtos, a família heurística é a única opção razoável, uma vez que são as únicas ferramentas desenhadas para esta finalidade. O MFD tem uma unidade comum, driver, para lidar com questões de famílias de produtos, mas não é apenas um dos drivers. A repetibilidade dos métodos variou entre 68 a praticamente 100%. O MFD foi o mais fraco em repetibilidade. O DSM pode ser executado em computadores, e por consequência é mais repetível (HOLTTA e SALONE, 2003). Para Holtta e Salonen (2003) nenhum método é perfeito, e a escolha de cada método depende do caso a ser utilizado. Ainda segundo os autores, nenhum dos métodos, provavelmente, deve ser utilizado sozinho.

73

4 CONSIDERAÇÕES FINAIS

O estudo de revisão realizado evidenciou a importância do projeto de produtos baseado em plataformas e arquiteturas modulares, ressaltando a colaboração destas filosofias para o desenvolvimento de produtos em grandes escalas de produção. A ideia principal de ambos os conceitos, os quais claramente estão diretamente interligados, é o sentido do compartilhamento, ou partilha, de elementos fundamentais para o projeto de produtos, para o alcance da variedade desejada no mercado. Outro ponto observado com a pesquisa é o fato de que as definições de produtos plataforma, ou mesmo as plataformas, são atemporais; vide o conceito desenvolvido por Meyer e Lehnerd (1997), ainda muito utilizado em publicações atuais. O mesmo comportamento de propagação de conceitos ao longo do tempo é observado no cenário da arquitetura modular, tendo como essência o conceito de um módulo. Em outras palavras, teorias criadas na década de 1990, ou até mesmo antes, são aplicáveis ao conceito atual de produção e desenvolvimento, uma vez que cada vez mais se deseja rapidez, baixo custo, e variedade — objetivo principal das plataformas de produtos e arquiteturas modulares. Relativo às metodologias, observou-se que do ponto de vista das plataformas de produtos, os métodos são mais abrangentes. Os estudos sobre o desenvolvimento de plataformas encontrados na literatura e apresentados neste estudo consistiam em técnicas de avaliação das necessidades dos clientes, na análise de mercado, nas potencialidades das empresas, entre outros, embora não consistissem em métodos categorizados, com exceção da filosofia Power Tower, de Meyer e Lehnard (1997). Por outro lado, no contexto da modularização, são encontrados métodos sistêmicos baseados na aplicação de matrizes e fluxogramas, que podem ser nomeadamente pesquisados: MFD, DSM, heurístico, HOME. De fato as plataformas e os módulos, podem e são aplicados tanto em produtos tácteis, quanto em serviços de alto padrão, além de serem estratégias para a inovação e recuperação de empresas. Por fim, o desenvolvimento de produtos plataformas modulares valoriza a experiência dos projetistas e a construção de equipes funcionais, que em conjunto são responsáveis pela tomada de decisões de projeto, pelo sucesso e administração das cadeias de produtos. Nas Figuras 41 e 42 são apresentados dois diagramas de conceitos que resumem as principais ideias observada na conclusão do presente estudo.

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questão estratégica e organizacional (Muffato, 1999)

redução de custos ...” “economia de custos (Meyer e Lehnerd, 1997; Simpson et al., 2014)

base de um família de produtos (Meyer e Lehnerd, 1997; Fledderjohn et al., 2005)

identificar e explorar a lógica compartilhada alcançar a variedade (Sawhney, 1998)

PLATAFORMAS DE PRODUTOS

conjunto de normas e padrões (Corso et al., 1996)

plataformas industriais são produtos, serviços ou tecnologias (Gawer, 2009)

Compartilhamento conjunto de subsistemas e interfaces (Meyer e Lehnerd, 1997)

VÁRIOS PRODUTOS

poder das plataformas crescimento, inovação (Jonash et al., 2007)

conceito poderoso sua aplicação varia de uma plataforma para outra (McGrath, 2001)

arquiteturas de processos e produtos modulares (Sanchez, 2004)

coleção de recursos componentes, conhecimentos, processos de produção, pessoas e relacionamentos (Robertson e Ulrich, 1998)

MÓDULOS conjunto de módulos ou partes (Harland e Uddin, 2014)

planejamento, tomada de decisões, pensamento estratégico (McGrath, 2001)

utilização de um módulo padrão (Jose e Tollenaere, 2005)

modularidade, padronização, uniformização (ElMaraghy, 2009)

Figura 41 – Diagrama conceitual, produtos plataforma (Desenvolvido pelo Autor).

75

qualidade atribuída a um sistema, a partir da sua modularização (Pellegrini, 2005)

unidade essencial e autossuficiente (Miller e Miller e Elgård,1998; Miller, 1997; Jepersen e Miller, 1995)

permitir a mistura e combinação de componentes plug and play (Sanchez, 2002)

similaridade entre a arquitetura física e funcional do projeto minimização do grau de interação entre componentes físicos (Ericsson e Erixon, 1999)

MODULARIDADE

MÓDULO unidades estruturalmente independentes, mas atuam juntas Baldwin e Clark, 2000)

ampla variação na busca pela satisfação dos clientes (ElMaraghy, 2009)

ARQUITETURAS MODULARES

METODOLOGIAS

uso de componentes padronizados (Ibarra, 2005) design modular engenharia reutilizável (Anderson, 2014)

Heurístico, MFD, DSM, HOME ...

MODULARIZAÇÃO

atividade em que a estruturação em módulos ocorre (Miller e Elgard, 1998; Miller, 1997; Jepersen e Miller, 1995)

aplicar o conceito de módulo a um determinado objeto (Pellegrini, 2005)

Figura 42 – Diagrama conceitual, arquiteturas modulares (Desenvolvido pelo Autor).

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