Processo de projeto de engenharia

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O processo de projeto de engenharia é uma série comum de etapas que os engenheiros usam na criação de produtos e processos funcionais. O processo é altamente iterativo - partes do processo geralmente precisam ser repetidas muitas vezes antes que outra possa ser inserida - embora as partes que são iteradas e o número de tais ciclos em qualquer projeto possam variar.

É um processo de tomada de decisão (muitas vezes iterativo) no qual as ciências básicas, matemática e ciências da engenharia são aplicadas para converter recursos de forma otimizada para atender a um objetivo declarado. Entre os elementos fundamentais do processo de projeto estão o estabelecimento de objetivos e critérios, síntese, análise, construção, teste e avaliação. [1]

Etapas comuns do processo de projeto de engenharia

É importante entender que existem vários enquadramentos/articulações do processo de projeto de engenharia. A terminologia diferente empregada pode ter vários graus de sobreposição, o que afeta quais etapas são declaradas explicitamente ou consideradas de "alto nível" versus subordinadas em qualquer modelo. Isso, é claro, se aplica tanto a quaisquer etapas/sequências de exemplo específicas fornecidas aqui.

Um exemplo de enquadramento do processo de projeto de engenharia delineia os seguintes estágios: pesquisa, conceituação, avaliação de viabilidade, estabelecimento de requisitos de projeto, projeto preliminar, projeto detalhado, planejamento de produção e projeto de ferramenta e produção . [2] Outros, observando que "diferentes autores (tanto na literatura de pesquisa quanto em livros didáticos) definem diferentes fases do processo de design com diversas atividades ocorrendo dentro delas", sugeriram modelos mais simplificados/generalizados - como definição de problemas, design conceitual , projeto preliminar, projeto detalhado e comunicação do projeto . [3] Outro resumo do processo, da literatura europeia de projeto de engenharia, incluiesclarecimento da tarefa, projeto conceitual, projeto de corporificação, projeto de detalhe . [4] (NOTA: Nestes exemplos, outros aspectos-chave - como avaliação de conceito e prototipagem - são subconjuntos e/ou extensões de uma ou mais das etapas listadas.)

Pesquisa

Vários estágios do processo de design (e até mesmo anteriores) podem envolver uma quantidade significativa de tempo gasto na localização de informações e pesquisas . [5] Deve-se considerar a literatura aplicável existente, problemas e sucessos associados às soluções existentes, custos e necessidades do mercado. [5]

A fonte de informação deve ser relevante. A engenharia reversa pode ser uma técnica eficaz se outras soluções estiverem disponíveis no mercado. [5] Outras fontes de informação incluem a Internet, bibliotecas locais , documentos governamentais disponíveis, organizações pessoais, jornais comerciais , catálogos de fornecedores e especialistas individuais disponíveis. [5]

Requisitos de projeto

Estabelecer requisitos de projeto e realizar análise de requisitos , às vezes denominado definição do problema (ou considerado uma atividade relacionada), é um dos elementos mais importantes no processo de projeto, [6] e esta tarefa é frequentemente realizada ao mesmo tempo que uma análise de viabilidade. Os requisitos de projeto controlam o projeto do produto ou processo que está sendo desenvolvido, durante todo o processo de projeto de engenharia. Isso inclui coisas básicas, como funções, atributos e especificações - determinadas após avaliar as necessidades do usuário. Alguns requisitos de projeto incluem parâmetros de hardware e software, manutenibilidade , disponibilidade e testabilidade. [2]

Viabilidade

Em alguns casos, é realizado um estudo de viabilidade após o qual são desenvolvidos cronogramas, planos de recursos e estimativas para a próxima fase. O estudo de viabilidade é uma avaliação e análise do potencial de um projeto proposto para apoiar o processo de tomada de decisão . Ele descreve e analisa alternativas ou métodos para alcançar o resultado desejado. O estudo de viabilidade ajuda a estreitar o escopo do projeto para identificar o melhor cenário. Um relatório de viabilidade é gerado após a realização da Revisão de Viabilidade Pós.

O objetivo de uma avaliação de viabilidade é determinar se o projeto do engenheiro pode prosseguir para a fase de projeto . Isso se baseia em dois critérios: o projeto precisa ser baseado em uma ideia viável e precisa estar dentro das restrições de custo . É importante ter engenheiros com experiência e bom senso para se envolver nesta parte do estudo de viabilidade. [2]

Geração de conceito

Um estudo de conceito ( conceituação , projeto conceitual ) é muitas vezes uma fase do planejamento do projeto que inclui a produção de ideias e a consideração dos prós e contras da implementação dessas ideias. Esta etapa de um projeto é feita para minimizar a probabilidade de erro, gerenciar custos, avaliar riscos e avaliar o sucesso potencial do projeto pretendido. De qualquer forma, uma vez definido um problema ou questão de engenharia, as soluções potenciais devem ser identificadas. Essas soluções podem ser encontradas usando a ideação , o processo mental pelo qual as ideias são geradas. Na verdade, esta etapa é muitas vezes denominada Ideação ou "Geração de Conceitos". As seguintes são técnicas amplamente utilizadas: [2]

  • palavra-gatilho - uma palavra ou frase associada ao problema em questão é declarada e as palavras e frases subsequentes são evocadas.
  • análise morfológica - características de projeto independentes são listadas em um gráfico, e diferentes soluções de engenharia são propostas para cada solução. Normalmente, um esboço preliminar e um breve relatório acompanham a carta morfológica.
  • sinética - o engenheiro se imagina como o item e pergunta: "O que eu faria se fosse o sistema?" Esse método não convencional de pensar pode encontrar uma solução para o problema em questão. Os aspectos vitais da etapa de conceituação é a síntese. Síntese é o processo de pegar o elemento do conceito e organizá-los da maneira adequada. O processo criativo de síntese está presente em todos os projetos.
  • brainstorming - esse método popular envolve pensar em ideias diferentes, geralmente como parte de um pequeno grupo, e adotar essas ideias de alguma forma como solução para o problema

Várias ideias geradas devem então passar por uma etapa de avaliação de conceito , que utiliza várias ferramentas para comparar e contrastar os pontos fortes e fracos relativos de alternativas possíveis.

Projeto preliminar

O projeto preliminar, ou projeto de alto nível inclui (também chamado de FEED ou projeto básico), muitas vezes preenche uma lacuna entre a concepção do projeto e o projeto detalhado, particularmente nos casos em que o nível de conceituação alcançado durante a idealização não é suficiente para uma avaliação completa. Portanto, nesta tarefa, a configuração geral do sistema é definida e os esquemas , diagramas e layouts do projeto podem fornecer uma configuração inicial do projeto. (Isso varia muito de acordo com o campo, indústria e produto.) Durante o projeto detalhado e a otimização, os parâmetros da peça que está sendo criada mudam, mas o projeto preliminar se concentra na criação da estrutura geral sobre a qual construir o projeto. [2]

S. Blanchard e J. Fabrycky descrevem-no como: “O 'o que' inicia o projeto conceitual produz 'como' a partir do esforço de avaliação do projeto conceitual aplicado a conceitos de projeto conceitual viáveis. Em seguida, os 'comos' são levados ao projeto preliminar por meio de requisitos alocados. Lá eles se tornam 'o que é' e conduzem o projeto preliminar para abordar 'como' neste nível inferior.”

Projeto detalhado

Após o FEED está a fase de Projeto Detalhado (Engenharia Detalhada), que pode consistir também na aquisição de materiais. Esta fase aprofunda cada aspecto do projeto/produto através de uma descrição completa através de modelagem sólida , desenhos e especificações .

Os programas de desenho assistido por computador (CAD) tornaram a fase de desenho detalhado mais eficiente. Por exemplo, um programa CAD pode fornecer otimização para reduzir o volume sem prejudicar a qualidade de uma peça. Ele também pode calcular a tensão e o deslocamento usando o método dos elementos finitos para determinar as tensões em toda a peça. [7]

Planejamento de produção

O planejamento da produção e o projeto de ferramentas consistem em planejar como produzir o produto em massa e quais ferramentas devem ser utilizadas no processo de fabricação . As tarefas a serem concluídas nesta etapa incluem a seleção de materiais, a seleção dos processos de produção, a determinação da sequência de operações e a seleção de ferramentas como gabaritos, acessórios, ferramentas de corte de metal e metal ou plástico. Essa tarefa também envolve iterações de teste de protótipo adicionais para garantir que a versão produzida em massa atenda aos padrões de teste de qualificação . [2]

Comparação com o método científico

A engenharia está formulando um problema que pode ser resolvido através do projeto. A ciência está formulando uma questão que pode ser resolvida através da investigação. O processo de projeto de engenharia tem alguma semelhança com o método científico . [8] Ambos os processos começam com o conhecimento existente, e gradualmente se tornam mais específicos na busca de conhecimento (no caso da ciência "pura" ou básica) ou de uma solução (no caso da ciência "aplicada", como a engenharia). A principal diferença entre o processo de engenharia e o processo científico é que o processo de engenharia se concentra no design , criatividade e inovação , enquanto o processo científico enfatizaDescoberta (observação) .

Programas de graduação

Métodos estão sendo ensinados e desenvolvidos em universidades, incluindo:


Veja também

Referências

  1. ^ "Critérios para Programas de Engenharia de Acreditação, 2019 - 2020" . ABET . Recuperado em 15 de setembro de 2019 .
  2. ^ a b c d e f Ertas, A. & Jones, J. (1996). O Processo de Projeto de Engenharia. 2ª edição. Nova York, NY, John Wiley & Sons, Inc.
  3. ^ Dym, CL & Little, P. (2009). Design de engenharia. 3ª edição. Nova York, NY, John Wiley & Sons, Inc.
  4. ^ Pahl, G. & Beitz, W. (1988). Projeto de Engenharia: uma abordagem sistemática. Londres, Reino Unido, The Design Council.
  5. ^ a b c d A.Eide, R.Jenison, L.Mashaw, L.Northup. Engenharia: Fundamentos e Resolução de Problemas. Nova York: McGraw-Hill Companies Inc., 2002
  6. ^ Ralph, P., e Wand, Y. Uma proposta para uma definição formal do conceito de design. Em, Lyytinen, K., Loucopoulos, P., Mylopoulos, J. e Robinson, W., (eds.), Engenharia de Requisitos de Projeto: Uma Perspectiva de Dez Anos: Springer-Verlag, 2009, pp. 103-136.
  7. ^ Widas, P. (1997, 9 de abril). Introdução à análise de elementos finitos. Recuperado de "Cópia arquivada" . Arquivado a partir do original em 2011-05-14 . Recuperado em 23/11/2010 .{{cite web}}: CS1 maint: cópia arquivada como título ( link )
  8. ^ Dieter, George; Schmidt, Linda (2007). Projeto de Engenharia . McGraw-Hill. pág. 9. ISBN 978-0-07-283703-2.
  9. ^ Bristol, Universidade de. "Design de Engenharia | Estude em Bristol | Universidade de Bristol" . www.bristol.ac.uk . Recuperado 2021-06-07 .

Links externos