Busca So Luco Es

Figura 1© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura

Lab. de Sistemas Computacionaispara Projeto e ManufaturaProf. Dr.-Ing. K. SchützerFEAU - UNIMEP

Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções


Laboratório de Sistemas Computacionais para Projeto e Manufatura

Prof. Dr.-Ing. Klaus Schü[email protected]

MSc. Eng. Antonio Álvaro de Assis [email protected]

PAHL, G.; BEITZ, W. General Methods for Finding and Evaluating Solutions. In: Engineering design: a systematic approach. New York: Springer-Verlag. 1993. p. 71-117.




Introdução

“A melhor maneira de ter uma boa idéia e ter muitas idéias.”

Linus Pauling

Seleção e Avaliação

Convencionais

Intuitivos

Dedutivos

Circuitos eletrônicos

Logística

Alocação de frota

Volume mínimo

Métodos EspecíficosMétodos Gerais




(Do gr. méthodos, «id.», pelo lat. methòdu-, «id.»

programa que antecipadamente regulará uma seqüência de operações a executar, com vista a atingir certo resultado;

processo técnico de cálculo ou de experimentação;

maneira ordenada de fazer as coisas;

modo de proceder;

processo; feição; esforço para atingir um fim; sistema educativo ou conjunto de processos didáticos; obra que contém os princípios elementares de uma ciência ou arte; ordem; prudência; circunspeção;

[dicionário eletrônico Porto Editora]




Busca na Literatura

Análise de Sistemas Naturais

Análise de Sistemas Técnicos Existentes

Analogias

Medições e Testes em Modelos

Métodos Convencionais




A organização destas buscas pode gerar um banco de dados para reutilizações futuras.

Livros

Artigos

Patentes

Catálogos

Busca na Literatura




Análise de Sistemas Naturais(Biônica)




Obs. Pode trazer consigo a falta de idéias inovadoras.

Produtos ou métodos de produção dos concorrentes

Produtos antigos e métodos de produção próprios

Produtos similares

Análise de Sistemas Técnicos Existentes




Substituição do problema por outro análogo.

Medições e Testes em Modelos

Produtos ou métodos de produção dos concorrentes

Técnicas de Modelamento

Sub-funções

Melhoramentos

Analogias




Tempestade Mental

635

Galeria

Delfos

Cinética

Combinações

Métodos Intuitivos




Tempestade Mental (Brainstorming)

a) Composição do grupo

b) Liderança do grupo

c) Procedimento

d) Avaliação

5 a 15 pessoas;

Não só especialistas;

Sem hierarquia.

Convidar, compor, controlar tempo e avaliar.

Expor o problema, e a duração da sessão.

Iniciar com propostas absurdas ou exemplos.

Encorajar novas idéias.

Evitar qualquer crítica.

Eliminar inibições.

É proibido: “Não pode ser feito” “Isto já foi tentado” etc.

Duração de 30 a 45 minutos

Os resultados são avaliados por especialistas.

O resultado final deve ser revisto por todo o grupo.




AplicaçãoNenhuma solução parcial existe;

O processo físico ainda não foi identificado;

Já se esgotaram outras soluções;

É preciso uma mudança radical.

Tempestade Mental




635

6 participantes

3 soluções

5 rodadas

[Marques]

[Marques]




Galeria

Apresentação do problema

Criação individual

Exposição

Revisão, classificação, finalização

Introdução

Geração de Idéias

Associação

Seleção

Vantagens:

Sem discussões desnecessárias

Troca de Informações;

Identificação de contribuições individuais

Documentação




DelfosOpiniões por escrito de especialistas da área.

1. Quais pontos de partida você sugere para resolver o problema ?

2. Acrescente pontos de partida à lista apresentada.

3. Veja, na lista de sugestões, quais você considera praticáveis.

Aplicação: estudos fundamentais de longo prazo.




CinéticaApresentação do problema

Análise do problema

Compreensão

Exclusão de hipóteses

Análise de analogias

Comparação das analogias

Desenvolvimento de uma nova idéia

Desenvolvimento de uma possível solução




Cinética

Como a analogia do guarda-chuva pode ser usada ? (a)

R. Furando a pedra, passando o guarda-chuva e abrindo (b).

R. Passando um tubo e enchendo um balão. (c).

R. Passando um tubo ao lado e enchendo um balão (d).

R. Adicionando um segundo balão como guia, enchendo de gel (e, f)




Combinação de Métodos

Em uma sessão de “brainstorming” pode-se introduzir um procedimento de cinética, para gerar um novo fluxo de idéias.

Uma nova idéia ou analogia pode mudar radicalmente o enfoque do grupo;

Um resumo do que já foi feito pode levar a novas idéias;

O uso dos métodos de negação, reavaliação e passos contínuos podem enriquecer e ampliar o conjunto de idéias.




Métodos Dedutivos

Estudo Sistemático de um Processo Físico

Busca Sistemática com Ajuda de Mapas de Classificação

Manuais de Projeto




Estudo Sistemático de um Processo Físico

Dl

7

6

Dr4

3

DV.

1

2

4

5

Dp

η ~ Δp

η ~ r4

η ~ l

η ~ V

η ~ Δp . r4 / ( V . l )




Busca Sistemática com ajuda de Mapas de ClassificaçãoCritério de Classificação para colunasCritério de Classificação para linhas C1 C2 C3 C4 ...

R1R2R3R4...

(a)

Numeração SequencialCritério de Classificação para linhas 1 2 3 4 5 6 ...

R1R2R3R4...

Parâmetros para as colunas

Parâmetros para as linhas

Parâmetros para as linhas

C1111 C1112 C1121 C1122 C1211 ...R1111R1112R1113R1121R1122R1123R1131

C121 C122

R121

R122

C2C21

C211

R111

C1C11 C12

C111 C112

R1

R2

R211

R212

R11

R12

R21

R112

R113

Propostas entram nas linhas

Análise das propostas

Classificação

Abrangentes

Soluções mais promissores para análise futura

Complexidade e reutilização




Manuais de Projeto

Quantidade

Tipo

Forma

Posição

Tamanho

3 4 5 6Variante

Característica 1 2

Acesso rápido ao problema

Amplo conjunto de soluções

Aplicações independentes

Utilização de métodos computacionais Variações para conexão

eixo-cubo




Combinações

Combinação Sistemática

Combinação com Auxílio de Métodos Matemáticos

1 F1 S11 S12 S1j S1m2 F2 S21 S22 S2j S2m... ... ... ... ... ...i Fi Si1 Si2 Sij Sim

... ... ... ... ... ...n Fn Sn1 Sn2 Snj Snm

... mSoluções

Soluções Parciais 1 2 ... j

2 1




Combinações

Só combinar soluções compatíveis

Só prosseguir com boas combinações

Concentrar nas melhores combinações

Exemplo de combinaçõesMotor Elétrico Solenóide Espiral bimetálica em

água quentePistão Hidráulico

1 2 3 4

Four-bar linkage ASe A puder rotacionar movimento lento sim

conexão por alavanca adicional, mas só para pistões

com baixas velocidades

Corrente / Engrenagem B simmovimento lento,

somente através de elementos adicionais

parte da engrenagem adequada,

dependendo do ângulo de rotação

com cremalheira, mas só para pistões com baixas velocidades

Maltese drive C sim, verif icar cargas de choque

veja B2sim (quando o ângulo

de rotação é pequeno)

alavanca com guia, mas só para pistões

com baixas velocidades

Embreagem de fricção D sim veja B2

grandes forças por causa do torque em pequenas rotações,

posicionamento impreciso

veja D3

muito difícil de aplicar (não prosseguir)só aplicável sob

condições específ icas

Mudança de Energia

Variação de energia mecância




Seleção e Avaliação das Soluções 1. Seleção das Soluções

2. Avaliação das Soluçõesa. Princípios Básicos

b. Identificação dos Critérios

c. Ponderação dos Critérios

d. Compilação dos Critérios

e. Atribuição de Valores

f. Determinação do Valor Global

g. Comparação entre Soluções

h. Avaliação das Incertezas

i. Análise dos Pontos Fracos




Seleção das Soluções

Critérios de Aceitação:São compatíveis com o trabalho como um todo

Preenchem as necessidades listadas

São executáveis

Tem a expectativa de ter custos permitidos.

Critérios de ClassificaçãoSegurança, ergonomia, etc.

Característica da Instituição




Procedimentos Apresentados

Custo-benefício Guideline VDI 2225

Princípios básicos

Não ser baseada em aspectos pessoais

Definir requisitos específicos

Definir restrições gerais




Identificação dos Critérios de Avaliação

Conjunto de Objetivos Critérios de Avaliação

Ter uma formulação positiva:

baixo ruídoalta eficiência

baixa manutenção

nível sonoroperdas

manutenção




O1

O11 O12

O111 O112 O121 O122 O123

1

3

2

Nív

el

Área

O2

O21 O22

O211 O212 O221

ex.: eficiênciaeconômicado motor

baixoconsumo

baixocusto demanutenção

baixoconsumode comb.

baixoconsumode óleo

Identificação dos Critérios de Avaliação

Árvore de Objetivos Critérios de Avaliação




Ponderação dos CritériosO1

1.0 1.0

O12

0,25 0,25

O122

0,33 0,08

O1221

0,5 0,04

O1222

0,5 0,04

O123

0,33 0,08

O121

0,34 0,09

O112

0,33 0,16

O111

0,67 0,34

O11

0,5 0,5

O13

0,25 0,25

O1111

0,25 0,09

O1112

0,75 0,25

0,25 + 0,25 + 0,16 + 0,09 + 0,04 + 0,04+0,08 + 0,25 = Wj = 1.0

1

2

3

4

Nível

Eliminar critérios ínfimos

A soma dos critérios deve ser igual a 1 (ou 100)




Compilação das Avaliações

Item Wl Unidade Grandeza PesoValor

ponde-rado

Grandeza PesoValor

ponde-rado

Grandeza PesoValor

ponde-rado

Grandeza PesoValor

ponde-rado

1Baixo consumo de

combustível0,3

Consumo de combustível

g/kWh 240 300 m1j m1m

2 Construção leve 0,2 Massa/potência kg/kW 1,7 2,7 m2j m2m

3 Produção simples 0,1Simplicidade dos

componentes- baixo média m3j m3m

4 Longa vida útil 0,2 Vida útil km 80000 150000 m4j m4m

... ... ... ... ... ... ...

i wi mi1 mi2 mij mim

... ... ... ... ... ... ...

n wn mn1 mn2 mnj mnm

Σ

Variante Vj Variante VmCritério de Avaliação Parâmetros Objetivos Variante V1 Variante V2

Montagem da tabela para inserção das avaliações




Atribuições de Valores

Pontos Significado Pontos Significado0 Absolutamente inútil1 Muito inadequado2 Fraco3 Tolerável4 Adequado5 Satisfatório6 Bom com melhorias7 Bom8 Muito bom9 Acima do esperado

10 Ideal

Tolerável

Adequado

Bom

Muito bom (ideal)

1

2

3

4

Escala de ValoresGuideline VDI 2225Análise de Custo-benefício

0 Insatisfatório

Custo-benefício VDI 2225

Consumo de

Combustível

Massa/potência Simplicidade Vida útil

Pontos Pontos g/kWh kg/kW - km0 400 3,5 20 x 103

1 380 3,3 302 360 3,1 403 340 2,9 604 320 2,7 805 300 2,5 1006 280 2,3 1207 260 2,1 1408 240 1,9 2009 220 1,7 300

10 200 1,5 500 x 103

2

3

4

muito complicado

complicado

média

simples

muito simples

Escala de Valores Grandezas dos Parâmetros

0

1

y = a x

x

y

y = 1 - a x

x

y

y = 1 - exp(-x /a )

x

y

y = exp ( -x / a )

x

y

Função-valor

Os valores são expressos em pontos

Escolher o valor máximo

Escolher o valor mínimo

Definir o comportamento do parâmetro




Determinação do Valor Global... ...

Item Wl Unidade Grandeza PesoValor

ponde-rado

Grandeza PesoValor

ponde-rado

Grandeza PesoValor

ponde-rado

Grandeza PesoValor

ponde-rado

1Baixo

consumo de combustível

0,3Consumo de combustível g/kWh 240 8 2,4 300 5 1,5 m1j v1j wv1j m1m v1m wv1m

2 Construção leve

0,2 Massa/potência kg/kW 1,7 9 1,35 2,7 4 0,6 m2j v2j wv2j m2m v2m wv2m

3 Produção simples

0,1Simplicidade

dos componentes

- baixo 2 0,2 média 5 0,5 m3j v3j wv3j m3m v3m wv3m

4 Longa vida útil

0,2 Vida útil km 80000 0,8 0,8 150000 7 1,4 m4j v4j wv4j m4m v4m wv4m

... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...i wi mi1 vi1 wvi1 mi2 vi2 wvi2 mij vij wvij mim vim wvim... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...n wn mn1 vn1 wvn1 mn2 vn2 wvn2 mnj vnj wvnj mnm vnm wvnm

Σ OV1 R1

OWV1 WR1

OV2 R2

OWV2 WR2

OVj Rj

OWVj Rj

OVm Rm

OWVm Rm

Variante Vj Variante VmCritério de Avaliação Parâmetros Objetivos Variante V1 Variante V2

Sem pesoOvi = Σ(i=1;n) vij

Com pesoOWVi = Σ(i=1;n) wi x vij = Σ (i=1;n) wvij




Comparação entre Variantes

Determinação do valor global

Determinação de uma classificação

Avaliação aproximada




Comparação entre Variantes - Classificação

Separar a avaliação técnica da avaliação econômica

Montagem do diagrama-S

C l a s s i f i c a ç ão

0, 0

0, 2

0, 4

0, 6

0, 8

1, 0

0, 0 0, 2 0, 4 0, 6 0, 8 1, 0

T é c n i c a

D i a g r a m a d e C l a s s i f i c a ç ão

0

0, 1

0, 2

0, 3

0, 4

0, 5

0, 6

0, 7

0, 8

0, 9

1

0 0, 1 0, 2 0, 3 0, 4 0, 5 0, 6 0, 7 0, 8 0, 9 1

T é c n i c a R t

R = (Rt + Re)/2 R = (Rt * Re)




Comparação entre Variantes - Aproximada

1 2 3 4 5 6 7

1 - 1 0 1 0 1 02 0 - 0 1 0 0 03 1 1 - 1 0 1 04 0 0 0 - 0 0 05 1 1 1 1 - 1 16 0 1 0 1 0 - 07 1 1 1 1 0 1 -

Soma: 3 5 2 6 0 4 1

Ordem: 4 2 5 1 7 3 5

1->melhor que0->pior que

Variante

Em

com

para

ção

com

a v

aria

nteComparação das Variantes

uma a uma




Análise dos Pontos Fracos

É nos pontos fracos que a melhoria pode realizar

Utilização de um gráfico de perfis

Ajuda na escolha de variantes com mesmo valor global




Avaliação das Incertezas

Erros Subjetivoscomportamentos parciaiscritérios de avaliação não aplicáveis a todas soluçõesavaliação da proposta, não do parâmetrointerdependência dos parâmetrosescolha de funções-valor inadequadascritério de avaliação imperfeito

Erro inerente ao processo

avaliação subjetiva




Conclusões

Um problema se resolve com método

Existem vários métodos para se resolver um problema

Existem várias soluções para um problema

A escolha de uma solução se faz com método




########################################################### Antonio Álvaro de Assis Moura ############################################################## Lab. for Computer Application in Design and Manufacturing ###### Methodist University of Piracicaba ###### Rod. Sta. Barbara - Iracemapolis, Km 1 ###### 13450-000 Santa Barbara d'Oeste, SP - Brazil ###### Tel. +55 19 31241792 or 31241810-- Fax +55 19 3124-1788 ###### e-mail: [email protected] ### ### Internet http://www.unimep.br/feau/scpm ###########################################################

Fim

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