Menu fechado

Desenvolvimento Integrado de Produtos Complexos – Estudo de Casos com foco no Conceito de Empresas Inteligentes

Durante esta década ocorreu uma ‘Blitzkrieg’ onde em poucos anos todos foram forçados para um novo mundo rodeado cercado de novos desafios, conceitos e palavras. Talvez algumas destas palavras possam ser usadas para sintetizar esta tendência, como: Indústria 4.0, IoT, Big Data, IA, Manufatura Aditiva, Automação, Digitalização, Gêmeo Digital etc. Mesmo sendo um novo conjunto de variáveis, no ambiente de manufatura está um pouco mais claro o que significam estes termos e quais são as tendências, mas no ambiente de desenvolvimento de produtos as volatilidades, incertezas, complexidades e ambiguidades são quase a regra geral. Diante deste cenário, a Akaer estabeleceu um projeto de longo prazo visando preparar a empresa para ser uma ‘empresa inteligente’ e principalmente ter as pessoas preparadas. Este projeto, concebido para 5 anos, tem 3 fases (pesquisa e proposta de modelo, plataforma de demonstração e propagação) e foco e 4 áreas: ambiente de desenvolvimento de produto, integração de sistemas de gestão, manufatura avançada e técnicas avançadas de inspeção ativa. Porém, de longe, os resultados mais esperados para este projeto são integrar todos os processos da empresa e melhorar/moldar as pessoas para um perfil ‘T’, preparadas para serem mais flexíveis, adaptativas e resilientes face aos novos desafios.

Mesmo sem a conclusão do projeto, inclusive de muitas das frentes de pesquisa, vários processos, técnicas, métodos e ferramentas desenvolvidas dentro do projeto estão sendo utilizadas em outros projetos dentro da Akaer. Este trabalho, além de uma breve descrição do projeto de inovação em curso, tem a intenção de apresentar e discutir as experiências do desenvolvimento de 4 produtos à luz destes processos integrados. Os produtos são de diferentes áreas (aeronáutica, espaço, mineração e agro) e complexidades, mas todos inovações significativas e foram ou estão sendo desenvolvidos usando muitas das palavras ‘mágicas’ listadas na introdução e tem como direcionador os ‘valores’ dos produtos e a experiência dos usuários.

Autores:

  • Fernando C. Ferraz, MSc, MBA
    Vice-Presidente Operacional da Akaer, COO
  • Joselito Rodrigues Henriques, MSc
    Diretor de P&D+I da Akaer

1 – Introdução

É claro em todos os fóruns, análises e relatórios que a forma como as coisas estão sendo produzidas está mudando muito rapidamente. Mesmo fazendo parte da natureza humana acreditar que as coisas hoje e no futuro são mais rápidas do que eram no passado, é surpreendente ver como está disseminado o sentimento de urgência sobre mudanças, desafios e inovações. Nesse cenário, surge um conceito ‘consolidado’ que assume diferentes nomes e características ao redor do mundo como Indústria 4.0, Manufatura Avançada, Indústria Inteligente e outras, dependendo do país, mas como regra todas essas marcas têm atrás de si um grupo estruturado de organizações , métodos, tecnologias e políticas concebidas de forma a potenciar a competitividade, eficiência, flexibilidade e capacidade de adaptação das empresas/países às novas exigências dos clientes e mercados.

Em geral, está sendo mais fácil ver essa revolução na forma como os produtos estão sendo produzidos, como as empresas e negócios estão sendo administrados e como os serviços estão sendo executados por meio de uma longa lista de novas tecnologias, ferramentas, sistemas, etc. Mas uma nova e dramática revolução está ocorrendo nas esferas de desenvolvimento e criação de produtos/serviços; e aqui não está apenas associada a novas tecnologias, mas principalmente associada a valores e conceitos básicos.

É fácil adorar a Tecnologia como uma nova divindade, associando a ela os motivos de todo o sucesso de algumas empresas e os grandes fracassos de outras. Mas, na verdade, por trás desse fator importante ainda estão fatores antigos como pessoas, cultura e organização assumindo papéis muito importantes na vida das empresas e sociedades.

A seguir, é apresentada a visão da Akaer e a experiência na execução de um projeto destinado a preparar a empresa para seus próximos passos. Em seguida, também são apresentados exemplos de alguns produtos diferentes que estão sendo desenvolvidos neste novo ambiente.

2 – Revisão Básica

Hoje em dia existem milhares de artigos, relatórios e livros muito bons sobre a Indústria 4.0 e este novo ambiente, Ref. [1], [2], [3], [4] e [5]; com certeza não pretendemos criar, propor ou discutir uma nova definição ou conceito sobre o assunto. Mas precisamos gerar nosso entendimento para direcionar o plano de ação que será nosso roteiro para o crescimento da empresa.

Ao longo desta seção é apresentada uma visão geral condensada sobre a inclinação da Akaer em relação aos drivers principais, que definiram seu programa de inovação. Após longas discussões foram eleitos alguns temas específicos como mais relevantes para serem especificamente abordados como pilares do programa:

  • Conceito de empresa inteligente;
  • Novo cenário

O que é Smart Enterprise?

De acordo com a KPMG, Ref. [5], no relatório “A fábrica do Futuro” 2016, Smart Enterprise é a “Integração de todas as unidades de negócio e cadeia de valor por meio da Digitalização”. Na empresa futura, os processos de TIC e automação serão totalmente integrados.

Todas as áreas e processos da empresa como P&D, comercial, fornecedores, parceiros, manufatura e clientes estarão conectados em um ambiente unificado e consolidado; possibilitando a simulação de resultados em todas as dimensões significativas com base em ajustes em parâmetros-chave definidos anteriormente. Em outras palavras, todos os parâmetros relevantes relacionados ao ciclo de vida do produto são modelados, simulados e analisados ​​desde a concepção do produto. Desta forma, todo o processo de desenvolvimento e industrialização pode ser levado em consideração e gerenciado desde o início do ciclo de vida do produto.

No limite, a Smart Enterprise é uma operação onde toda a empresa é executada em um ambiente cibernético e físico.

Os domínios mais significativos para Tecnologias de Fabricação Avançada, Ref. [3], dentro de um Ambiente Integrado são:

  • Manufatura Avançada;
  • Transformação Digital;
  • Inovação Digital;
  • Rede de Cooperação Digital; e
  • Produção Digital Integrada

Novo Cenário

De acordo com a experiência de muitos autores e da Akaer, além do conceito de Empresa Inteligente, é necessário levar em consideração outros fatores importantes, que estão afetando o cenário global. De forma simplificada, esses fatores são agrupados em: mercado de trabalho, valor do produto e complexidade do negócio.

Mercado de trabalho

O segundo fato que deve nortear qualquer análise neste sentido é a evolução ou revolução do mercado de trabalho em escala global. O furacão da mudança está afetando profunda e definitivamente as formas e conceitos existentes de relações de trabalho que se cristalizaram nos últimos dois séculos. [8]

No final da década de 1990, os militares dos Estados Unidos cunharam o termo “VUCA” para descrever as paisagens voláteis, incertas, complexas e ambíguas nas quais os soldados de hoje devem operar. Mais recentemente, o mundo corporativo adotou o termo como uma descrição adequada dos desafios que as empresas enfrentam ao competir em um ambiente de negócios caracterizado por desenvolvimentos estáveis, rápidos e imprevisíveis. Ref. [2]

Essa falta de confiança decorre de uma incompatibilidade entre a forma como geralmente promovemos líderes e a complexidade sem precedentes que esses líderes enfrentam nos níveis mais baixos das organizações. A maioria dos nossos critérios de promoção é baseada no desempenho anterior, não em se os líderes possuem as habilidades de que precisam para ter sucesso. Precisamos de líderes que não sejam apenas talentosos, mas também aprendizes ágeis.

  • Potencial para aprender
  • Motivação para aprender
  • Adaptabilidade para aprender

No relatório WEF, Ref. [8], sobre o Futuro do Trabalho, apresenta um fato singular: um grande número de ocupações, que hoje ocupam um grande número de trabalhadores, não existia há 5 a 10 anos.

Outro ponto importante é reconhecer quais são os fatores que motivam essas mudanças. E aqui, novamente, os mais importantes não são os esperados.

De acordo com os dados mostrados na figura abaixo, Ref. [8], os fatores impulsionadores mais importantes estão associados à gestão eficiente da informação e à rápida adaptação a um novo conjunto de tecnologias, e não a aspectos diretamente ligados aos meios de manufatura e produção. Essas novas tecnologias e a maneira como as informações são gerenciadas estão afetando dramaticamente a maneira como as coisas são feitas; na verdade, agora as coisas são feitas de uma forma muito mais integrada e sistematizada.

Impacto das tecnologias no mercado de trabalho.

Valor do Produto

Outro conjunto de fatores fundamentais para nos posicionarmos está associado a uma mudança histórica de paradigma. Ao longo da história da humanidade, o “poder” concentrou-se no fato de dominar os meios de produção. Hoje produzimos commodities, a qualidade é um pré-requisito. O ‘poder’ hoje concentra-se naqueles com a capacidade de definir os padrões e requisitos.

Muito rapidamente, mudanças nos padrões de consumo estão favorecendo serviços e produtos superintensivos em serviços. De fato, a participação dos serviços no mix de bens de consumo e na matriz de custos das empresas vem crescendo de forma contínua e acentuada. São serviços de todos os tipos; mas a parte que mais cresce são os serviços “incorporados” em produtos tangíveis, como P&D, design, software, branding e outros eventos capazes de agregar valor direto ou conectar bens à Internet ou adicionar novos recursos/funcionalidades ao produto existente. Quando calculados pelo valor adicionado, os serviços já representam 54% do comércio mundial, mas são estimados em 75% até 2025. (Jorge Arbache, Jornal O Valor)

Outra maneira de ver isso é que a grande maioria das “novas” tecnologias, processos e materiais que são “chocantes” no mercado não são realmente novos; eles já existem há mais de 30 anos. A diferença hoje é que essas tecnologias, processos e materiais estão sendo aplicados de forma eficaz e difundida em todo o mundo a um custo acessível. Ou seja, o impacto vem do fato de que produzir com qualidade passa a ser uma commodity.

Complexidade de Negócios

Por fim, o desenvolvimento e a industrialização de novos produtos tornou-se uma atividade de alta complexidade não apenas técnica, mas requer relações intrincadas entre parceiros, fornecedores, autoridades e clientes, e tornou-se extremamente intensiva em capital.

Neste cenário, há uma corrida real para alcançar o novo ‘santo graal’, que pode ser representado por diferentes nomes como Indústria 4.0, Manufatura Avançada, Indústria Inteligente, Manufatura Inteligente, etc. Nesta corrida, existem alguns países que têm assumido a liderança como Alemanha e EUA, mas há muitos outros tentando se recuperar.

Atualmente, há muitos países desenvolvendo políticas e programas específicos para melhorar seu desempenho industrial/comercial. [1] e [2]. Para cada caso específico, as características variam de acordo com a força, estratégia e interesses locais, mas todos eles têm em comum o forte compromisso do ambiente da tripla hélice (Governo, Academia e Indústria).

No Brasil, desde 2015, muitos estudos e documentos, Ref. [10], [11], [12] e [13], foram elaborados, mas até agora, pelo menos para nós, os objetivos e diretrizes brasileiras não são claros. Consequentemente, não há convergência entre as partes interessadas locais da hélice tripla.

3 – Visão geral sobre a Akaer

A Akaer é uma empresa genuinamente brasileira independente que se dedica a desenvolver soluções integradas, principalmente, mas não apenas, para as Indústrias Aeronáutica, Espacial e Defesa. Por mais de 20 anos, a Akaer tomou a decisão estratégica de diversificar seu portfólio por meio do crescimento orgânico e construção de capacidade em áreas específicas como aeroestruturas, engenharia de sistemas, engenharia de manufatura e industrialização. Nesse período foram realizadas mais de 5 milhões de horas de serviços e atividades de desenvolvimento de produtos.

Como próximo passo da estratégia de crescimento, em 2015 a Akaer tomou a decisão de adquirir empresas estratégicas de alto conteúdo tecnológico de forma a fortalecer e acelerar o seu crescimento em algumas áreas e setores específicos. Neste grupo estão incluídos Opto S&D com uma longa tradição na indústria ótica (câmeras para espaço e defesa, lasers, sistemas de visão integrada, sistemas de orientação de mísseis e fusíveis, eletrônica e software de missão crítica), Equatorial renomada na área de sistemas espaciais ( estudo e definição de missões, sistemas críticos e softwares) e Troya com grande reconhecimento na área de ferramentais (projeto e manufatura, ferramentaria de peças e montagem, desenvolvimento de processos de manufatura, automação de linhas de montagem). No momento está sendo estudada associação com outras empresas a fim de ampliar o portfólio.

A sede do Grupo Akaer está localizada em São José dos Campos. O Grupo Akaer atua em 4 áreas de negócios com múltiplas competências, atuando como Integrador de Programas; Desenvolvimento e Integração; Serviços e Consultoria; Desenvolvimento Tecnológico Aplicado.

Durante os últimos 25 anos, a Akaer esteve diretamente envolvida em mais de 15 desenvolvimentos de aeronaves e 5 processos de modernização, lançou mais de 75.000 desenhos/modelos, mais de 500 relatórios de engenharia e documentação de produção para mais de 10.000 peças e conjuntos.

O Grupo Akaer possui mais de 350 colaboradores, a maioria com alto nível de especialização. No Grupo, mais de 65% dos colaboradores possuem ensino superior, dos quais mais de 20% possuem pós-graduação. No que se refere à alocação de projetos, cerca de 2/3 trabalham com desenvolvimento de produtos inovadores para clientes ou próprios, e cerca de 10% trabalham com P&D puro, ou seja, investimentos em inovações não diretamente associados a projetos, produtos e contratos existentes.

4 – Visão geral sobre o projeto InovAkaer

A Akaer estabeleceu a meta de se tornar um fornecedor de 1º nível de segmentos e sistemas complexos para o mercado de aeronáutica, espaço e defesa (AS&D) no Brasil e no mundo.

A abordagem da capacitação convencional prevê o contorno de obstáculos tecnológicos e em geral coloca a empresa no mesmo patamar da maioria dos concorrentes do mercado, obrigando cada player a buscar se diferenciar principalmente pela redução de custos.

Outra abordagem comumente adotada é a busca por soluções tecnológicas alternativas, mas sem uma visão sistêmica do problema e/ou a estruturação da empresa para ele. Na maioria das vezes, essa abordagem leva ao consumo de muitos recursos e tempo, e os resultados não são muito diferentes do tradicional.

A opção adotada pela Akaer é uma adaptação da abordagem tecnológica onde um ambiente de inovação sistemático e integrado é a diretriz para a seleção e aplicação de tecnologias. Nesta abordagem, o apoio e a interação com a Academia e parceiros assumem um papel importante.

A figura abaixo apresenta uma ilustração das três abordagens tecnológicas discutidas.

Abordagens Tecnológicas

Para poder atingir os objetivos advindos do planejamento estratégico, a Akaer, com a colaboração da Finep, ITA, Fatec, Siemens e outros parceiros, estruturou um programa de inovação com o objetivo de estabelecer um ‘Centro de Excelência’ em desenvolvimento e produção de aeroestrutura e sistemas integrados para o mercado AS&D.

Os principais objetivos deste programa são:

  • Estruturar um fornecedor brasileiro de primeiro nível para o mercado de AS&D;
  • Ser um centro de referência no desenvolvimento e produção de séries curtas;
  • Ser referência no mercado de AS&D para aeroestruturas e sistemas;
  • Desenvolver e entregar segmentos integrados; e
  • Desenvolver e fornecer serviços integrados de engenharia.

Dentro da abordagem escolhida pela Akaer, a área de P&D+I desempenha um papel extremamente importante não só no desenvolvimento e capacitação de novas tecnologias, mas também na preparação de nossos profissionais para atuar no ambiente global de alta competitividade e incertezas que atuamos , VUCA (volátil, incerto, complexo e ambíguo).

Hoje o Grupo Akaer possui mais de 10 projetos ativos de P&D+I envolvendo diversos parceiros como Universidades, Centros de Pesquisa e Empresas, no Brasil e no exterior. No total, essa rede inclui mais de 100 pesquisadores envolvidos diretamente nesses projetos.

4.1 – Justificativa do Projeto

Apesar de ter uma das maiores montadoras, líder no mercado aeronáutico, o Brasil não possui realmente uma Indústria Aeronáutica, pois existe uma grande lacuna na cadeia de valor como mostra a figura abaixo.

Implementação Tecnológica

Por mais de uma década, Akaer buscou formas composicionais com base local para desenvolver uma solução orgânica para preencher essa lacuna. Infelizmente, por várias razões internas e externas, os resultados obtidos não foram satisfatórios.

A partir de 2013, a Akaer tomou a decisão estratégica de mudar de abordagem e investir numa solução interna assente num modelo onde a excelência no desenvolvimento e produção de aeroestruturas integradas está fortemente associada à eficiência e inovação dos processos tecnológicos e de gestão envolvidos.

Dentro desta nova abordagem estratégica, foram desenvolvidas ações associadas à capacitação ‘orgânica’ através da estruturação da engenharia de sistemas, manufatura e industrialização, e a contratação/qualificação de recursos para atender demandas existentes ou de curto prazo. No entanto, o foco principal deste processo estratégico está centrado no ‘desenvolvimento de tecnologias inovadoras’ capazes de dar à Akaer a capacidade de se posicionar como integradora e fornecedora líder de produtos e serviços complexos para o mercado de AS&D.

O Programa InovAkaer foi projetado para criar o ambiente e fornecer os meios para atingir os objetivos do ramo ‘tecnológico’ do projeto de transformação da Akaer no melhor e mais importante fornecedor de primeiro nível para o mercado de AS&D no Brasil e ter uma posição significativa no mercado global.

 

4.2 – Descrição do Projeto

O objetivo do projeto InovAkaer é preparar a Akaer para ser um integrador de 1º Nível, fornecendo produtos e serviços complexos para o mercado AS&D.

Fases do InovAkaer e status do projeto

O projeto é composto por quatro frentes de desenvolvimento, ou seja, o ambiente integrado de desenvolvimento de produtos, o sistema integrado de gestão, o ambiente flexível de manufatura e o ambiente de inspeção ativa.

Frentes InovAkaer e seus objetivos

4.3 – Requisitos e premissas

Além do objetivo global apresentado acima, fica claro que a capacitação da equipe Akaer e a implantação de uma nova cultura forte voltada para a inovação, organização adaptativa e ágil, organização forte com processos de gestão eficientes projetados para cada fase e situação específicas são questões fundamentais para serem alcançadas.

Este novo ecossistema está sendo chamado de Ambiente de Conhecimento da Akaer e pretende impulsionar e apoiar a maneira como as pessoas devem atuar e conduzir novos desenvolvimentos e inovações. Em geral, está sendo proposto um comportamento mais ativo na busca pelo conhecimento e não apenas na espera do recebimento de alguns conhecimentos se e quando necessário.

Alguns resultados específicos deste ambiente de conhecimento são:

  • Desenvolver competência para atender às demandas futuras do mercado para desenvolvimento e integração de produtos complexos, incluindo aeroestruturas, aplicando sistemas avançados de gerenciamento e engenharia (produto, fabricação, automação e inspeção).
  • Use as tecnologias, sistemas e processos desenvolvidos para estender a competência da equipe Akaer no desenvolvimento de produtos de forma integrada.
  • Desenvolver a competência e capacidade da Akaer na formação / operação de redes integradas de pesquisa, desenvolvimento e cadeia de suprimentos de produtos complexos.
  • Expandir as competências da Akaer para operar em novos mercados e tecnologias.

Para maximizar a abrangência do projeto, é importante o envolvimento do maior número possível de colaboradores da Akaer, buscando disseminar e multiplicar os conhecimentos, habilidades e cultura desenvolvidos por todas as áreas e equipes da Akaer.

Sendo os aspectos culturais e pessoais muito importantes para a construção do Ambiente de Conhecimento, é fundamental o empenho dos Altos Quadros e de todos os colaboradores diretos e indiretos.

Os ambientes, tecnologias, sistemas e processos desenvolvidos devem ser flexíveis e escaláveis ​​para que possam ser ajustados de acordo com a realidade de cada projeto ou cenário.

As soluções desenvolvidas devem ser projetadas considerando um ambiente de integração tecnológica, com múltiplos parceiros e fornecedores diretamente conectados aos processos em seus diversos níveis ao longo do ciclo de vida do produto / serviço.

A Akaer deve desenvolver um relacionamento próximo e saudável com a Academia, agências de financiamento e qualquer outro parceiro no ambiente de P & D + I da Triple Helix.

 

4.4 – Organização e Métodos

Para executar o projeto, Akaer definiu uma equipe dedicada composta por 27 técnicos e pessoas de apoio que foi organizada originalmente de acordo com a organização de gerenciamento de programa tradicional usada para os diferentes projetos complexos em desenvolvimento na Akaer.

Além dos funcionários da Akaer aderiram ao programa cerca de 25 pesquisadores do ITA, 10 da Fatec e cerca de 10 outros colaboradores flutuantes de empresas parceiras como Siemens, Dassault, Totvs e SoftExpert.

Foi definida uma infraestrutura física para o projeto capaz de acomodar simultaneamente até 40 pessoas tendo acesso ao ambiente e às ferramentas definidas para o projeto. Da mesma forma, foi criado um site remoto nas instalações do ITA/CCM para emular clientes externos interagindo com o sistema integrado.

Os recursos alocados foram organizados em 8 frentes definidas de forma que todas as principais disciplinas identificadas como necessárias nos estudos preliminares fossem devidamente abordadas. As frentes definidas estão listadas abaixo:

  • Integração Geral – responsável pelo desenho e desenvolvimento dos sistemas corporativos e integração das demais frentes;
  • Gestão do Programa de Negócios – responsável pela definição dos processos de negócios e fluxo de gestão, e pelas ferramentas de organização do projeto;
  • Desenvolvimento Integrado de Produto – responsável pela organização do ambiente de desenvolvimento integrado de produto, desenvolvimento de tecnologias associadas e
  • Gerenciamento de Requisitos – responsável pelo desenvolvimento do processo de gerenciamento de requisitos e ferramentas que garantem a integração de todas as disciplinas;
  • Gerenciamento da Configuração – responsável pelo desenvolvimento do processo de gerenciamento da configuração e ferramentas desde o desenvolvimento até o descarte do produto;
  • Manufatura Avançada – responsável pelo estudo e desenvolvimento de tecnologias avançadas de manufatura como automação, sensores e atuadores, inspeção ativa, manufatura aditiva, compósitos avançados, etc;
  • Manufatura Digital – responsável pelo estudo e desenvolvimento de tecnologias associadas à simulação de manufatura, realidade virtual e aumentada e digitalização;
  • Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação – responsável pela coordenação dos projetos de P&D+I periféricos e correlatos desenvolvidos com o apoio e / ou apoio da InovAkaer.

A primeira fase do projeto, com cerca de 3 meses, foi dedicada a realizar uma revisão aprofundada da literatura técnica disponível, procurando principalmente quatro domínios: processos avançados de engenharia e manufatura, organização de desenvolvimento de produtos, técnicas tecnológicas previstas, tendências e conhecimentos gestão. Como resultado desta primeira fase, foi definida uma organização básica e um conjunto associado de ferramentas com base na literatura clássica, Ref. [21], [22] e [23]. Nesta etapa também foram definidas tecnologias de interesse utilizando dados e processos definidos na literatura, Ref. [17], [18], [19] e [20].

Ambos, organização e conjunto de tecnologias, estão sendo analisados, ajustados e evoluídos ao longo da evolução do projeto. As figuras a seguir mostram as referências atuais para a organização de projetos e desenvolvimento de produtos.

Roteiro geral usado na organização do projeto
Fluxo de desenvolvimento do sistema de referência

Outros conceitos importantes assumidos como referência para o projeto foram a convergência de tecnologias e esforços utilizando demonstradores e redes de colaboração integrando um grande número de parceiros em projetos comuns. As figuras a seguir apresentam uma visão ilustrativa desses conceitos.

Conceito de demonstradores tecnológicos adotados
Conceito de Redes de Pesquisa

4.5 – InovAkaer – Fatos, Números e Resultados

A seguir são apresentados alguns fatos, números e resultados associados ao projeto InovAkaer que podem resumi-lo até agora:

Mercado em 2024

De acordo com a análise de mercado realizada Ref. [6], [25] e [26], uma empresa brasileira de 1º Nível tem potencial para atingir vendas anuais de mais de 1 bilhão de dólares em 2024. Apenas para referência, de acordo com AIAB, Ref. [27], o faturamento médio anual da Indústria Aeronáutica Brasileira, excluindo a Embraer, não chega a 100 milhões de dólares na última década.

As empresas de 1º nível têm um forte fator de alavancagem do ponto de vista tecnológico e financeiro, empresas de 1º nível, referência. [6], geram 12x mais valor do que os de segundo nível.

Novo Site e Instalação Industrial

A Akaer investiu na aquisição de uma nova instalação com mais de 10.000 m² de excelente área industrial pronta para iniciar a montagem de aeroestruturas e integração de sistemas.

Investimentos no Projeto

O investimento total apenas no Projeto InovAkaer é de R$ 40,5 milhões; o valor total dos investimentos incluindo novo site, empresas, infraestrutura e ferramentas supera os R$100 milhões.

Horas de Projeto

O total de horas diretas previstas para o projeto é de 180 mil, além disso, são mais de 20 mil horas sendo executadas em projetos correlatos.

De acordo com o último relatório de revisão de projetos entregue à Finep em Maio, foram realizadas mais de 94 mil horas. A expectativa é que até o final deste ano sejam realizadas pelo menos 120 mil horas.

Pesquisadores Envolvidos

No pico do projeto, ao final da primeira fase, havia 72 pesquisadores envolvidos diretamente; atualmente, existem cerca de 50 pesquisadores dedicados. Nos projetos correlatos de P&D+I em que Akaer está envolvida, há mais de 20 outros pesquisadores trabalhando.

Instituições Envolvidas

No projeto InovAkaer há 2 membros da Academia, 3 Empresas parceiras e 1 Agência de Fundos diretamente envolvidos. Nos projetos correlacionados existem 8 membros Acadêmicos, 10 Empresas e 3 Agências de fundos.

Projetos Correlacionados de P&D+I

Existem 2 projetos diretamente correlacionados, associados a processos de manufatura avançados, ligados ao InovAkaer e outros 7 projetos associados ao desenvolvimento de produtos/tecnologias que estão aproveitando o Ambiente de Conhecimento e ferramentas desenvolvidas dentro da InovAkaer.

Novos sistemas implantados/implementados

Como parte do ambiente de desenvolvimento integrado agora está validado e executando 2 PLMs diferentes, um aplicativo ERP estendido cobrindo todo o ciclo operacional de uma empresa de 1ª Nível, outros aplicativos corporativos como CRM e BPM, muitas novas ferramentas de engenharia para digitalização e simulação, e uma manufatura aplicativo de gerenciamento, MES.

Linhas de montagem projetadas/otimizadas

Como parte da capacitação e treinamento de industrialização foram totalmente desenvolvidas e otimizadas 3 linhas de montagem, duas delas em fase de implantação ou em implantação. A terceira ainda está sendo usada como referência de desenvolvimento.

Subproduto

Desde o início do projeto InovAkaer foram realizados 3 workshops internos com a presença de todos os pesquisadores envolvidos, parceiros flutuantes e equipe de apoio, cerca de 75 pessoas cada.

 

4.6 – Status Atual e Próximas Etapas

Nesta fase, estão sendo realizados três grupos de atividades no projeto. O primeiro grupo está vinculado a estudos complementares e otimização de processos de gestão de manufatura, incluindo planejamento de produção e cadeia de suprimentos, documentação de manufatura e sistemas corporativos

O segundo grupo de atividades está associado a uma célula experimental de manufatura avançada projetada com o objetivo de testar e validar todos os desenvolvimentos alcançados nas diferentes frentes. As figuras abaixo mostram vistas ilustrativas da célula de montagem flexível e da arquitetura do ferramental flexível.

Célula de montagem flexível
Arquitetura de Ferramental Flexível

As atividades técnicas previstas para esta fase estão listadas abaixo:

Simulação de planta:

  • Ferramentas de otimização como probabilística clássica, simulação de eventos discretos, teoria das filas, rede de Petri, Monte Carlo e outros algoritmos computacionais modernos.

Simulação de processo:

  • Fabricação:
    • Cinemática, programação e integração dos atuadores aplicados no Ferramental Flexível;
    • Cinemática de robôs, programação e integração com sensores, atuadores e controles;
    • Sensores e comissionamento virtual;
    • Integração com PLM;
  • Humano:
    • Cinemática humana e simulações e análises de desempenho;
    • Simulações e análises ergonômicas e de desempenho;
    • Simulação e análise do envelope de visão;
    • Tempos e ciclos de operações e processos.

A última frente em curso no projeto InovAkaer é a propagação e implementação total dos processos operacionais e de gestão desenvolvidos e testados no ambiente do projeto.

Esta frente aproveitará um projeto em execução, apresentado na seção 6.1, para validar a abordagem proposta principalmente para o ambiente de Industrialização e Produção.

 

5 – Cenário de Desenvolvimento de Produto

O ambiente de desenvolvimento de produtos mudou muito nas últimas décadas, mas diferente do que se poderia pensar a princípio, os principais motivos estão mais associados à organização e métodos do que às novas tecnologias. Em outras palavras, é possível dizer que as novas tecnologias que mais impactaram a forma como os produtos são desenvolvidos foram aquelas associadas à organização e gestão da informação e não as ferramentas de engenharia direta.

Conforme mostrado na figura abaixo, as disciplinas e fases básicas associadas ao desenvolvimento de produtos ainda são as mesmas de 30 anos atrás, pelo menos. Da mesma forma, mesmo sendo visíveis devido ao uso de novas ferramentas de engenharia como o CAX, as diferenças em cada etapa individual também não são suficientes para explicar a grande redução nos ciclos de desenvolvimento e custos. O aspecto fundamental, que norteia o novo cenário, é a sobreposição significativa entre as fases e a integração profunda entre as diferentes disciplinas.

Complex Product Development Cycle Comparison

Essas sobreposições de fases e integração de disciplinas são alcançáveis principalmente pelo uso de novos sistemas e ferramentas, que possibilitam uma gestão eficiente de uma grande quantidade de informação, permitindo que diferentes equipes, mesmo em diferentes locais e utilizando diferentes ambientes, acessem e trabalhem em um banco de dados unificado, atualizado, confiável e controlado. Esse platô virtual unificado, ilustrado a seguir, deve conter todos os requisitos e informações necessários usados pelas diferentes equipes ao longo do ciclo de vida completo do produto. Uma visão simplificada de algumas disciplinas envolvidas no desenvolvimento de uma aeronave e os sistemas normalmente aplicados para cada uma são mostradas abaixo.

Visão Ilustrativa do Ambiente de Desenvolvimento Integrado
Illustrative View of Disciplines and Systems Involved

Em geral, os veículos definidos como coletores das diferentes informações e requisitos relacionados ao produto durante o seu ciclo de vida são os modelos, ou desenhos antigos. Esses modelos e metadados associados, gerenciados em diferentes sistemas como PLM, ERP, MES, definem o produto e geram o conceito Model Based Design ou MBD.

Um efeito direto da nova referência de integração pode ser visto na tabela a seguir, onde são comparadas a quantidade de atividades realizadas e entregas geradas para três segmentos de aeroestrutura semelhantes desenvolvidos nas últimas três décadas. É fácil perceber que a quantidade de informação concentrada na fase de desenvolvimento do produto aumentou significativamente e que esta fase está incorporando muitas atividades e tarefas desempenhadas anteriormente nas fases subsequentes.

Exemplo de Complexidade

A consequência dessa nova organização de projeto é que as equipes devem identificar e tornar explícitos os requisitos necessários mais cedo do que antes. Além disso, as equipes devem interagir de forma a harmonizar os requisitos e o processo de gerenciamento de projetos deve lidar de forma muito mais eficiente com a falta e/ou conflito de requisitos, pois agora uma falha na gestão de insumos pode gerar uma cascata de impactos.

 

6 – Estudo de Casos

A seguir são apresentados resumidamente quatro casos onde alguns conceitos, métodos, ferramentas e organização provenientes do projeto InovAkaer foram aplicados.

Esses casos são muito diferentes uns dos outros; estão ligados a Indústrias diferentes, são diferentes em tamanhos, aplicações e tecnologias, têm complexidades e custos diferentes e, no final, estão associados a diferentes estágios de desenvolvimento.

O primeiro é apenas uma evolução de um produto existente e testado, com melhorias na organização e nos processos aplicados. Dois deles são inovações radicais de conceitos anteriores, mas ainda mantêm alguns recursos e funções de produtos anteriores. Finalmente, o quarto produto é um conceito totalmente novo, trazendo uma ruptura na forma como certas atividades são realizadas.

O que esses casos têm em comum é que foram e / ou estão sendo desenvolvidos simultaneamente por uma equipe relativamente pequena; com características multidisciplinares, com a colaboração de diversos parceiros e fornecedores e, principalmente, seguindo uma forma de organização concebida no projeto InovAkaer.

Em seguida, as equipes começaram a estudar as aplicações e os usos / necessidades dos usuários, a fim de identificar os reais valores buscados. Este foi um processo interativo, tanto no que diz respeito à relação entre os valores identificados com os requisitos preliminares recebidos, como com as restrições recolhidas nos estudos preliminares, parceiros, fornecedores, clientes, etc.

Em todos os casos, a interação precoce entre diferentes habilidades, além das longas seções que discutem primeiro os valores e depois dos requisitos, pode estar associada à redução significativa nos ciclos de desenvolvimento e outras boas melhorias, conforme discutido abaixo.

6.1 – Linha de montagem da asa

Nos últimos anos, uma operadora local estudou diversas alternativas para estender a vida operacional de sua frota. Essas aeronaves tiveram seus aviônicos e sistemas de missão totalmente modernizados há alguns anos com tecnologia de ponta, mas a célula estrutural enfrenta algumas limitações operacionais. O grande desafio é alcançar um equilíbrio econômico entre os requisitos de extensão de vida e os custos de reconfiguração.

Após muitos estudos optou-se por uma solução derivada de uma existente com integrador brasileiro com processos industriais / gerenciais otimizados, mas sem afetar os materiais e tecnologias originais para evitar novos custos de certificação.

Com certeza não se trata de um produto novo, mas optou-se por utilizar a metodologia de desenvolvimento e organização do projeto de forma a garantir o cumprimento integral do apertado cronograma e orçamento definidos. Como os processos originais de projeto, materiais e construção devem ser mantidos, as poucas variáveis ​​em aberto foram associadas aos processos de Industrialização, layout da fábrica e logística interna, organização e treinamento de equipes e processos de gestão.

Nesse caso, como o produto já está definido e a nova versão deve ser a mesma do produto certificado, os principais valores identificados a serem perseguidos são: eficiência na rastreabilidade e gerenciamento da configuração, integração e eficiência em cada posto de trabalho, e

Com base nesses valores e no requisito definido anteriormente foi elaborado um Plano de Industrialização e Fabricação detalhado, que serviu de base para todas as demais atividades.

De acordo com o cronograma mestre, a linha de montagem física ficará pronta apenas no primeiro trimestre de 2019, mas desde abril de 2018 há uma equipe trabalhando no estudo do layout da fábrica, definições e organização do posto de trabalho, organização e fluxo de materiais, processos e documentação de produção , sistema de organização e gestão e planejamento de recursos.

As simulações da planta e os ciclos de otimização testaram mais de 5000 configurações até atingir a escolhida, onde o equilíbrio entre muitas variáveis ​​de produção e logísticas foi considerado bom e de baixo custo.

Da mesma forma, a lista de materiais e a lista de processos de cada estação de produção foram simuladas, testadas e otimizadas. A partir daí foi definida a documentação e o fluxo de produção, incluindo planejamento, acompanhamento, controle e gestão.

Após essa fase, foi possível atingir uma eficiência teórica em torno de 20% superior ao processo original realizado pela OEM. Da mesma forma, o tempo previsto para que a fase de industrialização esteja pronta e funcionando, incluindo o treinamento da equipe, é em torno de 6 meses ao invés dos 18 meses da instalação original.

Com certeza esses valores são teóricos e devem ser verificados e validados após a linha de montagem começar a realmente produzir, mas de qualquer forma os ganhos relacionados ao conhecimento do processo com antecedência usando o gêmeo digital são bons o suficiente para justificar o uso dessas ferramentas mesmo sem outras resultados.

As figuras a seguir mostram algumas das simulações e ciclos de otimizações realizados.

Linha de Montagem Concebida
Exemplos de layout e análise de decomposição de processos

6.2 – Câmera espacial de alta resolução

A abordagem tradicional usada para desenvolver câmeras espaciais até agora segue um processo muito complexo e caro. Nos últimos 5 anos, a forma como os produtos espaciais estão sendo desenvolvidos está passando por uma revolução, não muito devido às novas tecnologias, mas principalmente devido a novas abordagens que podem ser sintetizadas no conceito de ‘novo espaço’.

Muitos serviços e aplicativos que antes eram restritos a grandes satélites em órbitas GEO agora estão sendo executados por micro e nano satélites em órbitas LEO e em um arranjo de constelação.

De forma a adaptar os produtos existentes a este novo cenário foi desenhado um roadmap com o objetivo de evoluir dos produtos tradicionais e seus processos de desenvolvimento para os novos padrões onde é necessária uma redução significativa no tamanho, peso, custo e ciclo de desenvolvimento em combinação com muito melhor resolução e serviços integrados.

Roteiro de Desenvolvimento de Produto

Outra mudança importante no processo de desenvolvimento de produto é a forma como esses processos são financiados. Na abordagem tradicional, os produtos eram desenvolvidos de forma customizada, projetados para um determinado produto/aplicação. Em geral, esses equipamentos foram desenvolvidos com grandes intervalos de tempo e não seguindo uma evolução incremental. Além disso, o percentual de reutilização tecnológica era pequeno.

No novo cenário, principalmente na realidade brasileira, esse modelo de design conforme especificações impulsionado por pedidos anteriores não é mais viável. É necessário desenvolver um modelo baseado na agregação de pequenos fundos, produtos mais flexíveis e adaptáveis, de fácil evolução e que requerem ciclos de desenvolvimento curtos.

Esta é uma abordagem mais ativa onde os produtos são concebidos com base nas necessidades de mercado identificadas ou mesmo em valores/aplicações ainda não mapeados, ao invés de aguardar especificações vindas das agências espaciais.

As características da nova linha de produtos são significativamente diferentes das tradicionais como pode ser verificado na sequência: ciclo de desenvolvimento 18 X 60 meses, dimensões 1500 X 300 mm comprimento, peso 150 X 5 kg, resolução de 5m a 20m e custo cerca de 1 vez menor.

Outra característica interessante é que a mesma plataforma e conceitos estão sendo adaptados para três clientes diferentes, cobrindo diferentes aplicações.

Exemplo do novo portfólio de produtos

7 – Discussão

Este artigo não tem a intenção de ser ou seguir uma formalidade acadêmica; na verdade, é muito mais um conjunto de ideias e experiências provenientes do projeto de inovação da Akaer, InovAkaer, e da aplicação dos conceitos, métodos e ferramentas definidos até agora, no desenvolvimento de produtos em diferentes áreas Industriais.

A partir disso, mais do que discutir formalmente os resultados e/ou propor novos conceitos ou metodologia, a seguir é discutida uma visão particular das principais tendências observadas, os resultados do projeto que visa preparar o meio ambiente e as pessoas para o novo cenário, e alguns comentários sobre a experiência com desenvolvimento de produtos.

O primeiro ponto importante a ser tratado é a visão sobre o ambiente atual que estamos chamando de ‘Empresas Inteligentes’, pois envolve todas as áreas das empresas e todas as áreas de negócios não apenas industriais ou manufatureiras. Na nossa visão o que define este novo ambiente é a integração total de processos, áreas, sistemas e negócios; e o fator chave do sucesso é a alta eficiência na gestão da informação, em todos os seus aspectos, formas e fontes.

A nova forma como os bens ou plataformas estão sendo produzidos, onde produzir está se tornando uma mercadoria, e a necessidade crescente de capturar, desenvolver e implementar rapidamente novos recursos/serviços a serem incorporados nas plataformas trazem aos mercados locais uma enorme gama de oportunidades .

Ainda segundo nossa visão, este novo ambiente mais do que focado em automação e robô, está sendo impulsionado por uma mudança significativa na cultura e nas pessoas, ou seja, o quanto as empresas e os países estão educados e preparados para se adaptar e adotar os novos conceitos , que continuará ocorrendo continuamente.

Com base nessas premissas foi desenhado o projeto InovAkaer que tem como objetivo principal criar um ambiente adequado onde os novos conceitos possam ser desenvolvidos, testados e validados, e onde o pessoal da Akaer possa estar preparado para assumir um papel mais ativo nos novos projetos e atividades. Ao invés de executar bem e eficientemente as atividades definidas, o que se espera é que cada um seja capaz de identificar os valores e requisitos para cada atividade e participar do desenvolvimento de forma mais efetiva de como realizá-la.

Em termos de abordagens para alcançar as melhorias requeridas identificamos a primeira baseada na utilização extensiva de novas ferramentas e métodos como digitalização, simulações, automatização, etc. A segunda está associada à procura contínua de inovação ou soluções inovadoras. Na verdade, ambos são complementares e devem ser adotados simultaneamente, mas é importante ter em mente que para cada situação específica deve ser identificado o equilíbrio correto entre eles.

Sobre o processo de desenvolvimento de produtos, fica claro que a grande revolução está associando o uso de novas ferramentas que permitem análises mais detalhadas e completas e um novo sistema de organização, o que está permitindo uma compressão significativa do ciclo de desenvolvimento pela sobreposição das fases de desenvolvimento.

Em geral, os veículos definidos como coletores das diferentes informações e requisitos relacionados ao produto durante o seu ciclo de vida são os modelos, ou desenhos antigos. Esses modelos e metadados associados, gerenciados em diferentes sistemas como PLM, ERP, MES, definem o produto e geram o conceito Model Based Design ou MBD.

Após três anos executando o projeto InovAkaer muitas melhorias são alcançadas; as melhorias físicas na infraestrutura e nos sistemas corporativos são notáveis, mas, de longe, a tarefa mais difícil e as maiores recompensas estão ligadas à nova mentalidade e cultura desenvolvida no grupo e disseminada para as outras equipes dentro da Akaer.

Mesmo sem serem concluídos, os exemplos de desenvolvimento de produtos apresentados neste artigo mostram a eficácia do projeto de inovação. É importante ter em mente que até 5 anos atrás a Akaer era uma empresa que despendia mais de 15 anos apenas desenvolvendo produtos aeronáuticos para grandes OEMs, em geral seguindo requisitos e processos definidos pelos clientes.

O fato de em menos de 24 meses esses quatro produtos diferentes e complexos terem sido desenvolvidos com sucesso indica que estamos no caminho certo.

Mas, por outro lado, este projeto também nos ensinou que este é um caminho sem fim; a cada nova estação conquistada, surgem novas grandes avenidas que devem ser escolhidas e percorridas para continuar perseguindo a evolução do mercado. A título de exemplo, identificou-se uma grande necessidade de aprimorar o processo de integração com toda a cadeia de valor, não só com os atores internos, mas com todos os stakeholders envolvidos no processo.

 

8 – Conclusões

Com base no exposto acima, as conclusões da Akaer, empresa brasileira de médio porte, deixam claro que o novo cenário de contínuas mudanças rápidas e profundas no ambiente de desenvolvimento de negócios, incluindo o desenvolvimento de produtos, ainda pressionará as empresas, pelo menos durante o futuro próximo.

Paralelamente à alta demanda por desenvolvimento e desempenho de processos, o mercado também está forçando as empresas a atingirem novos padrões de tempo de comercialização associados a preços impensáveis ​​há alguns anos. A solução sustentável para essa equação deve vir do equilíbrio entre melhorias tecnológicas e soluções inovadoras.

O manuseio eficiente dos dados do produto e do conhecimento do desenvolvimento é um dos principais desafios no desenvolvimento de produtos de hoje. A interação entre a tecnologia digital, a rede de informações, a funcionalidade do software e os processos de tomada de decisão com base nas necessidades ao longo do produto e da vida da planta ainda deve ser estabelecida como uma competência central.

As mudanças e inovações estão exigindo um novo profissional com habilidade transversal, T-skill, capaz de ser adaptativo, ágil e com visão mais ampla propenso a soluções integradas disponíveis e novas tecnologias em arranjos inovadores.

Para serem competitivas e sobreviver na próxima década, as empresas precisam reformular sua organização e abordagem clássicas, sendo muito mais pró-ativas, orientadas para os serviços e prontas para inovar. Será obrigatório ser muito eficiente na gestão da informação.

 

9 – Referências

[1] ACATECH – Academia Nacional de Ciência e Engenharia – Garantindo o futuro da indústria manufatureira alemã: recomendações para a implementação da iniciativa estratégica Indústria 4.0 – Relatório Final do Grupo de Trabalho Indústria 4.0, 2013
[2] Roland Berger – A transição da Indústria 4.0 quantificada: Como a quarta revolução industrial está remodelando o modelo econômico, social e industrial – Think Act, além do Mainstream, 2016;
[3] Domingos, D. Dr.-Ing – Industrie 4.0 – Tecnologias Avançadas de Manufatura na Produção Digitalmente Integrada – IPK Fraunhofer, 2018;
[4] Ketzner, L., Cailliau, S., Mallory, G., Szczepanski, K., Hattori, S., Plouvier, P. e Justus, J. – Becoming a Digital Frontrunner in Aerospace and Defense – The Boston Consulting Grupo, 2017;
[5] KPMG – A Fábrica do Futuro – Indústria 4.0, a Fábrica do Amanhã, KPMG AG Wirtschaftspürfungsgesellschaft, 2016
[6] Aeroestruturas 2015 – The 11th Review of the Aerostructures Market from Counterpoint – Counterpoint Market Intelligence Limited, 2015, Inglaterra;
[7] WEF – The Future of Jobs: Employment, Skills and Workforce Strategy for the Fourth Industrial Revolution – Executive Summary, World Economic Forum, 2016;
[8] ABDI – Plataformas Demonstradoras: Tecnológicas Aeronáuticas Experiências com programas internacionais, modelagem funcional aplicável ao Brasil e importância da aplicação para o País – Agência Brasileira de Desenvolvimento Industrial – ABDI, ISBN: 978-85-61323-17-2, 2014 ;
[9] MCTIC – Plano de CT&I para Manufatura Avançada no Brasil – ProFuturo, 2016;
[10] Daudt, G. e Willcox, L. D. – Comunicação de participação no Seminário BNDES de Manufatura Avançada – Revista do BNDES nº 47, 2016;
[11] MDIC et MCTIC – Perspectivas de Especialistas Brasileiros sobre a Manufatura Avançada no Brasil. Ministério da Indústria do Comércio Exterior e Serviços (MDIC) e Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações e Ministério (MCTIC), Brasília. 2016
[12] Schuh G., Anderl R., Gausemeier J., Hompel M., Wahlster W. (Eds.) – Industrie 4.0 Maturity Index – Managing the Digital Transformation of Companies – acatech STUDY, 2017;
[13] Firat, A. K., Madnick, S. And Woon, W. L. – Technological Forecasting – A Review – Working Paper CISL # 2008-15, 2008;
[14] Vantson, L. K. – Dicas Práticas para Previsão da Adoção de Novas Tecnologias – Telektronikk 3 / 4.2008 ISSN 0085-7130 © Telenor ASA, 2009;
[15] Singh, S. et al – Principais Mega Tendências Globais do Mundo e Implicações para Negócios, Culturas e Sociedade – Frost & Sullivan, 2014;
[16] NSTC – Manufatura Avançada: Um Instantâneo das Áreas de Tecnologia Prioritárias em Todo o Governo Federal – Produto do Subcomitê para Manufatura Avançada do Conselho Nacional de Ciência e Tecnologia, 2016;
[17] Cross, N. – Engineering Design Methods, John Wiley & Sons, 2001;
[18] Rozenfeld, H., Forcellini, F. A. et. al. – Gestão de Desenvolvimento de Produtos. Uma referência para a melhoria do processo. Editora Saraiva, 2006;
[19] Pessoa, M.V.P. e Trabasso, L.G. – Design e Desenvolvimento Enxuto de Produto: uma jornada prática. Springer, 2016;
[20] Deloitte – Perspectivas globais para o setor aeroespacial e de defesa de 2018, 2018;
[21] Grasseli, C. – Plano de Negócios do Grupo Akaer – Edição 2018, Documento Interno da Akaer, 2018;
[22] Site da AIAB – Associação das Indústrias Aeroespaciais Brasileiras