Fabricação por design

Em muitas grandes empresas, o design se tornou um emaranhado burocrático, um processo confundido pela fragmentação, superespecialização, lutas pelo poder e atrasos. Um gerente de engenharia responsável por projetar uma única peça em uma empresa automobilística me disse recentemente que o processo de design exige 350 etapas — não 350 cálculos ou experimentos de engenharia, mas 350 trabalhos que exigem 350 assinaturas. Não é à toa, disse ele, que são necessários cinco anos para projetar um carro; isso é uma assinatura a cada 3 dias e meio. Não é como se as empresas não soubessem melhor. De acordo com executivos da General Motors, 70 % do custo de fabricação das transmissões de caminhões é determinado na fase de projeto. Um estudo da Rolls-Royce revela que o design determina 80 % dos custos finais de produção de 2.000 componentes.1 Obviamente, estabelecer o design de um produto exige escolhas cruciais — sobre materiais feitos ou comprados, sobre como as peças serão montadas. Quando os gerentes seniores dedicam a maior parte de seus esforços à análise da produção atual em vez do design do produto, eles monitoram o que representa apenas cerca de um terço dos custos totais de fabricação — a vitrine, não a vitrine. Além disso, um melhor design de produto superou antigas expectativas de melhorar os custos por meio de design ou redesenho. Se os gerentes costumavam pensar em 5 % a melhoria foi boa, eles agora enfrentam uma concorrência que está reduzindo drasticamente o número de componentes e subconjuntos de produtos e alcançando 50% % ou maior redução no custo direto de fabricação. E reduções ainda maiores estão chegando, devido a novos materiais e técnicas de processamento de materiais. A mão de obra direta, mesmo a mão de obra de custo mais baixo, representa tão pouco do quadro total que as empresas que ainda se concentram nesse fator estão se enganando não apenas sobre a melhoria dos produtos, mas também sobre como os concorrentes estrangeiros obtiveram tantas vantagens. Em resumo, o design é uma atividade estratégica, seja por intenção ou por padrão. Isso influencia a flexibilidade das estratégias de vendas, a velocidade do reparo em campo e a eficiência da fabricação. Pode muito bem ser responsável pela viabilidade futura da empresa. Quero me concentrar não nas qualidades dos produtos, mas no desenvolvimento dos processos para fabricá-los. Converter um conceito em um produto complexo e de alta tecnologia é um procedimento complexo que consiste em várias etapas de refinamento. A ideia inicial nunca funciona como pretendido ou funciona tão bem quanto o desejado. Assim, os designers fazem muitas modificações, incluindo escolhas cada vez mais sutis de materiais, fixadores, revestimentos, adesivos e ajustes eletrônicos. Análises e experimentos caros podem ser necessários para verificar as opções de projeto. Em muitos casos, os designers acham que as opções se tornam cada vez mais difíceis; as negociações sobre questões técnicas, orçamentos e cronogramas se tornam intensas. À medida que o design evolui, as escolhas se tornam interdependentes, assumindo o caráter de uma cadeia histórica entrelaçada, na qual as decisões posteriores são condicionadas pelas tomadas anteriormente. Imagine, então, que um engenheiro de produção ou manufatura entre em negociações tão detalhadas no final do jogo e peça mudanças. Se os designers do produto atenderem às solicitações, uma grande parte do design poderá simplesmente se desfazer. Muitas escolhas difíceis e fundamentais terão sido feitas à toa. Onde as decisões acirradas aconteciam para um lado, agora podem ser para outro; novas análises de materiais e experimentos de produção podem ser necessários. Exemplos de falhas são abundantes. Um pesquisador que conheço, em uma grande empresa química, passou um ano aperfeiçoando um novo processo — envolvendo, entre outras coisas, gases — em escala de laboratório. No laboratório, o processo operou à pressão atmosférica. Mas quando um engenheiro de produção foi finalmente chamado para ampliar o processo, ele imediatamente pediu pressões mais altas. A pressão atmosférica nunca é usada na produção quando há gases em ação, pois sua manutenção requer tubos, bombas e tanques enormes. A pressão mais alta reduz o volume de gases e permite o uso de equipamentos menores. Infelizmente, o processo do pesquisador falhou em pressões elevadas e ele teve que recomeçar. Ou considere o fabricante cujo eletrodoméstico dependia de tolerâncias estreitas para uma operação adequada. Decretos do departamento de estilo impediram que os designs atingissem as tolerâncias exigidas; os designers queriam uma forma e aparência específicas e não cediam quando eram informados dos problemas que causavam à fabricação. A máquina também não foi projetada em módulos que pudessem ser testados antes da montagem final. Todo o produto foi construído a partir de peças únicas em uma longa linha. Portanto, cada produto acabado precisava ser ajustado para a operação ou desmontado após a montagem para descobrir por que não funcionava. Ninguém que entendesse o problema tinha autoridade suficiente para resolvê-lo, e ninguém com autoridade suficiente entendeu o problema até que fosse tarde demais. Esta empresa não está mais no mercado. Finalmente, havia a arma que dependia para sua função de um detector infravermelho, a primeira de muitas peças — lentes, espelhos, motores, fontes de alimentação, etc. — que foram coladas e soldadas em uma unidade compacta. Para economizar dinheiro, o departamento de compras mudou para um detector mais barato, o que causou um aumento nas falhas nos testes finais. Como a construção era de cola e solda, unidades defeituosas tiveram que ser descartadas. Alguém então sugeriu um redesenho da unidade com fixadores reversíveis para permitir a desmontagem. Mas desta vez, vozes mais razoáveis prevaleceram. Os fixadores reversíveis teriam, na verdade, aumentado o custo da arma e não serviam para nada além de facilitar o retrabalho na fábrica. A desmontagem não teria sido aconselhável porque a unidade era muito complexa para reparo em campo. Era uma arma de uso único, com vida útil de cinco anos e vida útil de dez segundos. Simplesmente tinha que funcionar na primeira vez. Os fabricantes podem evitar problemas como esse. Vamos dar uma olhada em uma história de sucesso. Uma empresa que eu conheço queria ser capaz de responder em 24 horas aos pedidos mundiais de sua linha de produtos eletrônicos — uma grande variedade de recursos em lotes de pedidos pequenos. Os engenheiros decidiram redesenhar os produtos em módulos, com recursos diferentes em cada módulo. Todos os módulos são compatíveis com plugues, elétrica e mecanicamente. Todas as versões de cada módulo são idênticas na parte externa, onde as máquinas de montagem as manipulam. Agora, a empresa pode fazer um pedido de qualquer conjunto de recursos selecionando os módulos corretos e montando-os, tudo isso sem qualquer intervenção humana, desde o recebimento eletrônico do pedido até o encaixotamento das montagens finais. Em outra empresa, uma máquina de alta pressão para fornecer óleo de corte para máquinas-ferramentas requer limpeza uma vez por dia. Recentemente, os projetistas reconfiguraram a máquina para que a limpeza normal e os reparos comuns pudessem ser realizados sem ferramentas, resolvendo assim alguns problemas incômodos das regras de trabalho sindicais. Não há garantias, é claro, mas as experiências dessas empresas ilustram como as decisões de projeto devem ser integradas, informadas e equilibradas, e como é importante envolver engenheiros de fabricação, engenheiros de reparo, agentes de compras e outras pessoas bem informadas no início do processo. O designer de produto pergunta: “De que adianta se não funcionar?” O vendedor pergunta: “De que adianta se não vender?” O financeiro pergunta: “De que adianta se não for lucrativo?” O engenheiro de manufatura pergunta: “De que adianta eu não conseguir?” O sucesso da equipe é medido pela forma como essas perguntas são respondidas. A equipe de design e sua tarefa Atualmente, as equipes multifuncionais são a forma mais eficaz conhecida de eliminar as barreiras de um bom design. As equipes podem ser surpreendentemente pequenas — tão pequenas quanto 4 membros, embora 20 membros sejam típicos em grandes projetos — e geralmente incluem todas as especialidades da empresa. Os principais executivos devem deixar claro seu apoio e interesse. Vários nomes foram dados a essa abordagem de equipe, como “engenharia simultânea” e “design simultâneo”. Empresas diferentes enfatizam pontos fortes diferentes dentro da equipe. Em muitas empresas japonesas, equipes como essa funcionam há tanto tempo que a maioria dos funcionários não consegue se lembrar de outra forma de projetar um produto. Estabelecer a equipe é só o começo, é claro. As equipes precisam de um procedimento passo a passo que discipline a discussão e oriente os membros nas decisões que surgem em praticamente todos os projetos. Nos procedimentos tradicionais de design, a montagem é uma das últimas coisas consideradas. Minha experiência sugere que a montagem deve ser considerada muito antes. A montagem é inerentemente integrativa. Incluí-la no processo de design é uma forma poderosa de elevar o nível de integração em todos os aspectos do design do produto. O estatuto de uma equipe de design deve ser amplo. Suas principais funções incluem: 1. Determinar o caráter do produto, para ver o que é e, portanto, quais métodos de design e produção são apropriados. 2. Submeter o produto a uma análise da função do produto, para que todas as decisões de design possam ser tomadas com total conhecimento de como o item deve funcionar e que todos os membros da equipe o entendam bem o suficiente para contribuir de forma otimizada. 3. Realizar um estudo de design para produtividade e usabilidade para determinar se esses fatores podem ser melhorados sem prejudicar o funcionamento. 4. Projetar um processo de montagem adequado ao caráter particular do produto. Isso envolve criar uma sequência de montagem adequada, identificar submontagens, integrar o controle de qualidade e projetar cada peça de forma que sua qualidade seja compatível com o método de montagem. 5. Projetar um sistema de fábrica que envolva totalmente os trabalhadores na estratégia de produção, opere com estoque mínimo e seja integrado aos métodos e capacidades dos fornecedores. O caráter do produto Claramente, está além do escopo deste artigo estabelecer por quais critérios alguém julga, desenvolve ou reformula as características dos produtos. Recentemente, nestas páginas, David A. Garvin analisou oito dimensões fundamentais da qualidade do produto; e John R. Hauser e Don Clausing exploraram maneiras de comunicar aos engenheiros de projeto as dimensões que os consumidores desejam — no próprio idioma dos engenheiros.2 O caráter define os critérios pelos quais os designers julgam, desenvolvem ou renovam as características do produto. Gostaria apenas de reiterar que engenheiros de manufatura e outros devem ter algo a dizer sobre como garantir que o produto seja reparável em campo, quão habilidosos os usuários devem ser para empregá-lo com sucesso e se a comercialização será baseada na variedade de modelos ou na disponibilidade de complementos futuros. Além disso, um subproduto essencial do envolvimento de manufatura, marketing, compras e outros constituintes na concepção do produto é que diversos membros da equipe se familiarizem o suficiente com o produto desde o início, a fim de serem capazes de incorporar as metas e restrições dos designers em suas próprias abordagens. Quando os projetistas conversam com representantes de manufatura ou de serviço de campo, por exemplo, eles podem fazer correções com conhecimento de causa. (“Por que não fazer essa peça de plástico? Conheço uma fonte de baixo custo.” “Como a temperatura lá é de 1.000º, o plástico se vaporizará.” “Ah.”) Análise da função do produto Isso costumava ser a província exclusiva dos designers de produtos. Mas agora se entende que melhorar a robustez de um produto, “projetar qualidade”, na boa frase de Genichi Taguchi, significa entender completamente a função de um produto em relação aos métodos de produção. Designers de produto e engenheiros de manufatura costumavam tentar entender essas relações por experiência e intuição. Agora eles têm pacotes de software para modelar e projetar componentes para orientá-los nas escolhas de processos — software que teria sido considerado fantástico há uma geração. (Veja o encarte, “Projetando para previsibilidade: novas ferramentas MCAE”.) Projetando para previsibilidade: novas ferramentas MCAE de: Philippe Villers Um produto bem projetado é um produto previsível. Os gerentes precisam, em particular, prever a confiabilidade, os custos de fabricação e a capacidade de fabricação. No passado, os engenheiros lidavam com essas três questões somente após a engenharia concluir os desenhos, o estágio quase final do ciclo de desenvolvimento. Mas até lá pode ser tarde demais. Além disso, quando um produto tem centenas ou mesmo milhares de componentes, simplesmente não é viável projetar, prototipar e redesenhar versões ligeiramente diferentes de cada um. Dois novos sistemas integrados de engenharia mecânica assistida por computador (MCAE) permitem que as equipes de engenharia testem antes de construir, para que possam projetar com qualidade total, considerando a confiabilidade, o desempenho e os custos de fabricação desde o início. O primeiro desses novos sistemas modela produtos não apenas fisicamente, mas analiticamente: um designer pode não apenas desenhar um componente na tela, mas solicitar que o computador modele e teste a viabilidade de seus recursos, da mesma forma que um planejador de negócios usa uma planilha eletrônica para jogar jogos do tipo “e se”. Os engenheiros podem variar as suposições sobre materiais, velocidades, cargas, tamanho e outras condições operacionais. Dessa forma, os desenvolvedores podem ver os efeitos de tensões hipotéticas e estimar os custos do produto enquanto tomam decisões de design. Uma empresa que fabrica motores de combustão interna, por exemplo, pode usar um sistema MCAE integrado para projetar confiabilidade e suavidade de operação no contrapeso do virabrequim. O contrapeso ideal mantém as forças do movimento para cima e para baixo do pistão e as forças centrífugas do virabrequim desequilibrado baixas e constantes, para reduzir a vibração. O sistema funciona da seguinte forma: uma estação de trabalho desktop pinta a imagem de um cilindro com todas as partes operacionais na tela. Em seguida, o engenheiro seleciona valores para características de contrapeso, como ângulo, espessura, diâmetro, etc., nos menus. Conforme as escolhas são feitas, o sistema calcula automaticamente os méritos do projeto, com base em cerca de 100 equações de engenharia, incluindo taxa de compressão e curso. Portanto, as variações de design são testadas, avaliadas e descartadas com uma resposta quase instantânea. Isso coloca robustez e otimização de desempenho nos primeiros projetos de contrapeso. O segundo novo sistema é um sistema especializado que projeta custos de produção prováveis para várias configurações de peças ou montagens e fornece orientação quanto à sua capacidade de fabricação. Outro fabricante de peças pode usar esse sistema para projetar a capacidade de fabricação e os custos de, digamos, suas peças estampadas do carburador. Normalmente, a tela do PC tem vários menus listando aspectos do design de uma peça, como materiais usados e processo de fabricação envolvido. Cada menu contém camadas progressivas de opções possíveis. Se o engenheiro selecionar metal da lista de materiais, o sistema oferece uma opção de ferroso ou não ferroso. Em metais ferrosos, pode-se escolher entre aço carbono, aço inoxidável, ferro fundido e assim por diante. Há valores padrão automáticos que o engenheiro normalmente não especifica, como acabamento superficial e teor de carbono. O sistema também se baseia em seu próprio banco de dados para informações de fabricação, como densidade do material e custo unitário básico. Depois que o designer conclui a sequência do menu, o sistema produz um custo aproximado da peça que inclui despesas com materiais, processamento e ferramentas. Os sistemas MCAE não eliminam totalmente a prototipagem, mas podem reduzir drasticamente o número de testes e ajudar os engenheiros a lidar com problemas de confiabilidade, desempenho e custo com antecedência e, assim, projetar com qualidade total desde o início. Recentemente, trabalhei em um produto contendo peças giratórias delicadas que precisavam ser balanceadas dinamicamente com altas tolerâncias. No projeto original, a desmontagem parcial dos elementos rotativos após o balanceamento era necessária antes que a montagem pudesse ser concluída, de modo que o produto final raramente era bem balanceado e exigia um longo procedimento de ajuste. Como o redesenho total não era viável, a equipe analisou o procedimento de remontagem apenas no que se refere ao equilíbrio e concluiu que os projetistas precisavam apenas aumentar várias tolerâncias e remodelar as superfícies de contato. Ajustes simples foram então suficientes para restaurar o equilíbrio do produto acabado. Outro objetivo importante da análise da função do produto é reduzir o número de peças em um produto. Os benefícios se estendem à compra (menos fornecedores e transações), fabricação (menos operações, manuseio de materiais e manipuladores) e serviço de campo (menos peças de reparo). Quando uma empresa aplica disciplina ao processo de design pela primeira vez, geralmente é fácil fazer reduções na contagem de peças porque os designs antigos são muito ineficientes. Depois de recuperar o atraso, porém, é necessário um trabalho árduo e criativo para reduzir ainda mais a contagem de peças. Uma empresa que eu conheço economizou vários milhões de dólares por ano ao eliminar apenas uma peça de submontagem. O produto tinha três estados operacionais: baixo, médio e alto. A análise mostrou que as ações de uma parte no design original sempre seguiram ou imitaram as ações de duas outras. Os designers eliminaram a parte redundante alterando levemente as formas das outras duas partes. Essa mudança nunca poderia ter sido concebida, muito menos executada, se os designers não tivessem um conhecimento profundo do produto e não tivessem prestado atenção às ações subjacentes à sua engenharia. Design para produtibilidade Recentemente, uma empresa se gabou para um semanário de negócios de economizar apenas $ 250.000 projetando seus frascos para uma nova linha de cosméticos para caber nas máquinas existentes de envase, etiquetagem e tamponamento. Esse plano parece tão óbvio, e as economias foram tão pequenas em comparação com o que é possível, que a celebração pareceu equivocada. Mas é um resultado melhor do que eu me lembro do meu primeiro emprego em uma empresa farmacêutica. Ela gastou uma fortuna para que um famoso designer industrial criasse novos frascos e tampas para sua linha. Eles eram triangulares em seção transversal e em forma de lágrima, e não cabiam nem nas máquinas existentes nem nas novas que tentamos projetar. A empresa acabou abandonando as garrafas, junto com a campanha de marketing associada. Obviamente, nada é mais importante para a estratégia de fabricação do que projetar para o processo de produção. No passado, isso significava projetar para fabricação e montagem e engenharia de valor, que se esforçam para reduzir custos. Mas agora temos que ir além desses objetivos. Para começar pelo último ponto, a engenharia de valor visa principalmente reduzir os custos de fabricação por meio da escolha inteligente de materiais e métodos para fabricar peças. O design exige metal quando uma peça de cerâmica serve? Se for metal, devemos perfurá-lo ou perfurá-lo? A engenharia de valor geralmente entra em ação após a conclusão do projeto, mas o rigor que buscamos no design só pode ser alcançado quando as decisões são tomadas com antecedência. Além disso, o design para produtividade difere do design para montagem, que normalmente considera as peças uma a uma, as simplifica, combina algumas para reduzir a contagem de peças ou adiciona recursos como chanfros ao redor das bordas dos furos para facilitar a montagem. Por mais valioso que seja, esse processo não pode alcançar as melhorias mais fundamentais porque considera o produto como uma coleção de peças em vez de algo para satisfazer metas maiores, como reduzir custos durante todo o ciclo de vida do produto. A abordagem da Nippondenso ilustra vividamente como uma estratégia primordial pode determinar as peças de um produto e o processo de produção. A Delco do Japão, Nippondenso, fabrica produtos automotivos como geradores, alternadores, reguladores de tensão, radiadores e sistemas de freios antiderrapantes. A Toyota é seu principal cliente. A Nippondenso aprendeu a conviver com pedidos diários de milhares de itens em misturas e quantidades de modelos arbitrários. A resposta da empresa a esse desafio tem vários componentes: O método combinatório para atender aos requisitos de produção de mix de modelos. Desenvolvimento interno de tecnologia de fabricação. Sempre que possível, métodos de fabricação que não precisem de gabaritos e acessórios. O método combinatório, realizado por membros da equipe de marketing e engenharia, divide um produto em peças ou subconjuntos genéricos e identifica as variações necessárias de cada um. O produto é então projetado para permitir que qualquer combinação de variações dessas peças básicas se junte física e funcionalmente. (Se houver 6 peças básicas e 3 variedades de cada uma, por exemplo, a empresa pode construir 36=729 modelos diferentes.) A equipe de fabricação interna coopera no projeto das peças, para que o sistema de fabricação possa manusear e fabricar facilmente cada variedade de cada peça e produto. A produção sem gabaritos é uma meta importante neste momento, por razões óbvias. Os processos de manuseio, fabricação e montagem de materiais geralmente empregam gabaritos, acessórios e ferramentas para segurar as peças durante o processamento e o transporte; os gabaritos e acessórios geralmente são projetados especificamente para caber em cada tipo de peça, para mantê-las com segurança. Quando a produção muda para um lote ou modelo diferente, os gabaritos e ferramentas antigos são removidos e os novos são instalados. Em ambientes de produção em massa, essa mudança ocorre cerca de uma vez por ano. Em mercados dinâmicos, no entanto, ou com just-in-time, os lotes são pequenos e as mudanças na produção podem ocorrer de hora em hora, mesmo continuamente. Pode ser impossível obter um processo de produção oportuno e econômico do tamanho de um lote se forem necessários gabaritos separados para cada modelo. A equipe de fabricação interna da Nippondenso responde a esse problema mostrando como projetar as peças com características de jigging comuns, de modo que um gabarito possa conter todas as variedades, ou trabalhando com designers para fazer o produto se encaixar ou se manter unido de forma que nenhum gabarito de fixação seja necessário. Ao cultivar uma equipe interna, a Nippondenso também resolve três problemas institucionais difíceis. Primeiro, a empresa elimina os problemas de sigilo proprietário. Seu próprio pessoal é o único que trabalha no design ou com componentes estrategicamente cruciais. Em segundo lugar, o equipamento pode ser entregue sem o pagamento da margem de lucro do fornecedor, reduzindo assim os custos e facilitando a justificativa financeira. Em terceiro lugar, ao longo dos anos, a equipe aprendeu a se adaptar intuitivamente à filosofia de design da empresa, e os membros individuais da equipe aprenderam a contribuir com ela. Os designers também se conhecem, criando muitas redes informais de comunicação que reduzem consideravelmente o processo de design. Períodos de projeto mais curtos significam menos tempo de entrega, uma clara vantagem competitiva. (É importante notar que muitas empresas japonesas seguem essa prática de projetar grande parte de sua automação internamente, enquanto compram muitos componentes de produtos de fornecedores externos. As empresas americanas geralmente adotam o caminho oposto: elas fabricam muitos componentes e compram automação de fornecedores.) A Nippondenso usa design combinatório e fabricação sem gabaritos para fabricar radiadores (veja o diagrama). Tubos, aletas, cabeçotes e placas laterais compõem o núcleo do radiador. Esses quatro se encaixam, o que dispensa a necessidade de gabaritos, e todo o núcleo é soldado no forno. Os tanques de plástico estão cravados. A matriz de crimpagem pode ser ajustada para acomodar qualquer tamanho de tanque enquanto o próximo radiador é colocado no crimpador, para que os radiadores possam ser processados em qualquer pedido de modelo e em qualquer quantidade. Quando perguntado quanto custava a fábrica, o engenheiro-chefe do projeto respondeu: “Estritamente falando, você deve incluir o custo de projetar o produto”. Uma fábrica não é só uma fábrica, ele deu a entender. É uma fusão cuidadosamente elaborada de um produto estrategicamente projetado e dos métodos para fabricá-lo. Como um radiador é feito — o método combinatório e sem gabaritos Exceto para o teste final, este radiador é fabricado inteiramente sem trabalho manual. Os radiadores diferem pelo comprimento, largura e profundidade do núcleo. Eles estão disponíveis em vários tamanhos e oferecem muitas capacidades de transferência de calor. Sem alterar o tamanho das peças, um projetista pode programar diferentes formas para aletas e diâmetros para tubos, permitindo assim que o mesmo sistema de produção alcance novas capacidades de transferência de calor. Sem uma estratégia orientadora, não há como saber quais sugestões de melhoria realmente apoiam as metas de longo prazo. Algumas técnicas de design de produto dependem muito de regras, incluindo sistemas baseados em regras provenientes de sistemas especializados. Eles não substituem pessoas experientes. A Volkswagen, por exemplo, violou recentemente as regras convencionais de facilidade de montagem para capturar vantagens que a empresa não teria de outra forma. Na notável instalação Hall 54 da empresa em Wolfsburg, Alemanha, onde Golfs e Jettas passam pela montagem final, robôs ou máquinas especiais realizam cerca de 25 % das etapas da fase final. (Antes do Hall 54 começar a funcionar, a Volkswagen nunca se saiu melhor do que 5 % )3 Para obter esse nível de automação, a gerência de produção da VW pediu para examinar cada peça. Ela ganhou do conselho de administração um atraso de um ano na introdução dos novos modelos. Resultaram em vários desvios significativos das práticas convencionais de design automotivo, o primeiro envolvendo a configuração frontal. Normalmente, os designers tentam reduzir o número de peças. Mas os engenheiros da VW determinaram que a um custo de um extra parte da estrutura da frente do carro pode ser temporariamente deixada aberta para instalação do motor por meio de braços hidráulicos em um impulso reto para cima. A instalação do motor costumava levar um minuto ou mais e envolvia vários trabalhadores. A VW agora faz isso sem tripulação em 26 segundos. Outra decisão importante dizia respeito ao pequeno parafuso. Os agentes de compras geralmente aceitam a regra de que fixadores de baixo custo são uma vantagem competitiva. Os engenheiros da VW convenceram o departamento de compras a pagar mais 18%. % para parafusos com pontas em forma de cone que entram mais facilmente nos orifícios, mesmo que as peças de chapa ou plástico estejam desalinhadas. Assim, a inserção de parafusos por máquinas e robôs tornou-se prática. Apenas dois anos depois, tantas empresas alemãs adotaram parafusos de ponta cônica que seu preço caiu para o preço dos parafusos comuns de ponta plana. Pela primeira vez, todos, desde a fabricação até a compra, ficaram felizes. Processos de montagem Normalmente, a sequência de montagem é analisada no final do processo de projeto, quando engenheiros industriais estão tentando equilibrar a linha de montagem. Mas a escolha da sequência de montagem e a identificação de possíveis submontagens podem afetar ou ser afetadas, entre outros fatores, pelas opções de teste do produto, pela capacidade de resposta do mercado e pelo layout do chão de fábrica. De fato, as atividades relacionadas à montagem com implicações estratégicas incluem: submontagens, sequência de montagem, método de montagem para cada etapa e integração do controle de qualidade. Imagine um produto com seis partes. Podemos construí-lo de várias maneiras, como de baixo para cima, de cima para baixo ou a partir de três submontagens de duas partes cada. O que determina a melhor forma? Um equilíbrio de muitas considerações: necessidades de construção, como acesso a fixadores ou pontos de lubrificação; facilidade de montagem (algumas sequências podem incluir combinações difíceis de peças que correm o risco de danificar as peças); questões de controle de qualidade, como a capacidade do operador de fazer testes cruciais ou substituir facilmente uma peça defeituosa; motivos do processo, como a capacidade de segurar as peças com precisão para a montagem da máquina; e, finalmente, vantagens da estratégia de produção, como fabricar subconjuntos em estoque, que serão comuns a muitos modelos ou que permitem a montagem a partir de peças comumente disponíveis. Novamente, agora existe um software para ajudar o projetista com o formidável problema de listar todas as sequências de montagem possíveis — e pode haver muitas, até 500, para um item tão simples quanto o eixo traseiro de um automóvel. Seria impossível para uma equipe atacar uma série tão complexa de escolhas sem a ajuda de um projeto de computador, de acordo com uma hierarquia preestabelecida de metas como a que acabamos de discutir — acesso a pontos de lubrificação etc. Outra virtude desse software é que ele força a equipe a especificar escolhas de forma sistemática e reprodutível, para a edificação dos membros da equipe, mas também de uma forma que ajude a justificar as escolhas de design e fabricação para a alta gerência. Considere então transmissões automáticas, dispositivos complexos compostos de engrenagens, pistões, embreagens, válvulas hidráulicas e controles eletrônicos. Peças de transmissão grandes podem raspar o metal de peças menores durante a montagem, e aparas podem entrar nas válvulas de controle, fazendo com que a transmissão falhe no teste final ou, pior ainda, falhe no carro do cliente. Qualquer falha é inaceitável e extremamente cara. É essencial projetar métodos de montagem e sequências de teste para evitá-los. Com relação às máquinas e ferramentas de montagem, os fabricantes devem considerar as seguintes questões: O produto pode ser fabricado adicionando peças de uma direção ou deve ser virado uma ou mais vezes? Os volumes de negócios são um desperdício de movimento e são caros em luminárias. À medida que as peças são adicionadas em uma pilha, a localização de cada peça subsequente mudará de forma imprevisível? Nesse caso, as máquinas de montagem automática precisarão de sensores caros para encontrar as peças, ou a montagem falhará aleatoriamente ou as peças se arranharão com muita força. Há espaço para ferramentas e pinças? Caso contrário, a montagem ou o teste automáticos não são opções. Se uma estratégia de fabricação baseada em submontagens parecer justificada, as submontagens foram projetadas de forma que não se desfaçam durante a reorientação, manuseio ou transporte? Há vantagens claras em combinar a consideração desses procedimentos de montagem e/ou estratégia de controle de qualidade com o design. Os projetistas que antecipam o método de montagem podem evitar armadilhas que, de outra forma, exigiriam redesenho ou criariam problemas no chão de fábrica. Eles também podem projetar submontagens melhores para atender às especificações funcionais — especificações que serão inestimáveis quando chegar a hora de decidir se aceitarão ofertas de fornecedores externos ou fabricarão a peça nas próprias linhas da empresa, especificações que determinarão como testar a submontagem antes de adicioná-la ao produto final. Designers preocupados com a montagem devem perguntar: Qual é a melhor combinação econômica de máquinas e pessoas para montar um determinado mix de modelos de peças para uma linha de produtos (considerando o custo e o tempo de cada máquina ou pessoa para realizar cada operação, além das metas de taxa de produção e retorno econômico)? Quanto tempo, dinheiro, maquinário de produção ou estoque em processo podem ser economizados se um esforço extra for colocado no design do produto, em seus processos de fabricação e montagem, para que haja menos falhas no controle de qualidade e reparos do produto? Um processo que produz apenas 80% % montagens bem-sucedidas na primeira tentativa podem precisar de 20 % capacidade e estoque extras, sem falar no pessoal de reparo de alto custo, para atender às metas de produção originais. Onde no processo de montagem os testes devem ser realizados? As considerações incluem o quão caro e definitivo é o teste, se os estágios posteriores ocultariam falhas detectáveis anteriormente e quanto custariam os conjuntos reparados ou descartados. Esses são problemas genéricos; eles são difíceis de responder e também estão estimulando o desenvolvimento de novos pacotes de software. Esse novo software aprimora a capacidade do pessoal de manufatura de enfatizar seus pontos de vista em debates (geralmente acalorados) sobre design. Até agora, os designers de produtos, mais acostumados a usar a modelagem computacional, tiveram uma certa vantagem. Projeto do sistema de fábrica Muitas características de um bom design de produto pressupõem que as máquinas façam a montagem. Mas a automação não é necessária para colher os benefícios do design estratégico. De fato, às vezes um bom design torna a montagem automática desnecessária ou antieconômica, tornando a montagem manual tão fácil e confiável. Independentemente do nível de automação, algumas pessoas ainda estarão envolvidas nos processos de produção, e seu papel é importante para o sucesso da fabricação. Kosuke Ikebuchi, gerente geral da joint venture General Motors-Toyota, New United Motors Manufacturing Inc. (NUMMI), acredita que o sucesso só chegou à sua fábrica após uma análise cuidadosa das falhas da operação da GM que a precederam: peças de baixa qualidade dos fornecedores, uma atitude de que reparos e retrabalhos eram esperados, alto absenteísmo resultando em mão de obra deficiente e danos às peças e veículos causados por mecanismos de transporte.4 A linha de montagem sofreu com a baixa eficiência porque os métodos de trabalho não eram padronizados, as pessoas não conseguiam consertar seus próprios equipamentos e o equipamento era subutilizado. O excesso de estoque, causado por controles ineficazes, era outro problema. As áreas de trabalho estavam lotadas. Os funcionários demoraram muito para responder aos problemas. As soluções da NUMMI se concentraram no princípio Jidoka — a qualidade vem em primeiro lugar. De acordo com o sistema fabril atual da NUMMI, os trabalhadores podem parar a linha se detectarem um problema; o próprio maquinário pode detectar e alertar sobre problemas. Dois métodos just-in-time bem conhecidos para eliminar o desperdício — o sistema kanban de controle de produção e a redução nos tempos de troca de gabaritos e acessórios — são importantes para a operação de fabricação da NUMMI. Mas muitas outras coisas também contribuem para a eficácia dessa planta: classificações simplificadas de trabalhos, displays e placas mostrando exatamente como realizar cada trabalho e o que evitar, máquinas de automonitoramento. A NUMMI obteve um envolvimento animado dos funcionários, primeiro escolhendo novos contratados por sua vontade de cooperar, depois treinando-os minuciosamente e envolvendo-os nas decisões sobre como melhorar as operações. Design significa negócios As cinco tarefas do design nos trazem de volta ao ponto original. O design estratégico do produto é uma abordagem total para fazer negócios. Isso pode significar mudanças no ritmo do design, na identidade dos participantes e na sequência de decisões. Isso força gerentes, designers e engenheiros a cruzar antigos limites organizacionais e reverte algumas antigas relações de poder. Isso cria dificuldades porque provoca conflitos incipientes, mas é gratificante justamente porque as divergências surgem cedo, quando podem ser resolvidas de forma construtiva e com compreensão mútua da lógica do resultado. O design estratégico é um processo contínuo, então faz sentido manter as equipes de design no local até bem depois do lançamento do produto, quando a mesma equipe pode então realizar um novo projeto. O design — já deve estar óbvio — é uma atividade que abrange toda a empresa. O envolvimento e o comprometimento da alta gerência são essenciais. O esforço tem seus custos, mas os custos de não fazer o esforço são maiores. 1. J. Corbett, “Design para manufatura econômica”, Anais do C.I.R.P., vol. 35, nº 1, 1986, p. 93. 2. David A. Garvin, “Competindo nas oito dimensões da qualidade”, HBR novembro—dezembro de 1987, p. 101; e John R. Hauser e Don Clausing, “The House of Quality”, HBR maio-junho de 1988, p. 63. 3. E.H. Hartwich, “Possibilidades e tendências para a aplicação de sistemas automatizados de manuseio e montagem na indústria automotiva”, Congresso Internacional de Metalurgia e Automação, Hannover, Alemanha Ocidental, 1985, p. 126. 4. Kosuke Ikebuchi, comentários não publicados na Conferência Future Role of Automated Manufacturing, Universidade de Nova York, 1986.

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