Additive Manufacturing Cost Analysis Compared to Conventional Production Methods

Additive manufacturing has been identified as a technology that could revolutionize the production processes and change currently employed production strategies. However, additive manufacturing is still mainly used in the production of prototypes, in which high flexibility and low costs for specific tooling are required. The trend is that the additive manufacturing gradually becomes part of the production processes for final products as it reaches higher levels of quality, such as dimensional accuracy, finishing and tolerances, besides lower production costs, moving closer to those existing in the large-scale production. In this scenario, this paper aims to analyze and compare costs for a standard piece produced by additive manufacturing and conventional production methods, analyzing the feasibility of implementing the technology as an essential part of production processes. This research also provides the establishment of a standard piece, its design features and typical production volumes - from which periodic analysis should be conducted to evaluate costs, given the increasing scale and the learning curve consolidation in the production of additive manufacturing equipment.A manufatura aditiva tem sido apontada como a tecnologia capaz de revolucionar os processos produtivos das empresas e de alterar as estratégias de produção atualmente empregadas. No entanto, hoje a manufatura aditiva ainda é essencialmente utilizada na produção de protótipos, em que se requer alta flexibilidade e baixos custos de ferramental específico. A tendência é que a manufatura aditiva passe a ser gradativamente utilizada como parte dos processos produtivos de produtos finais à medida que atinja maiores níveis de qualidade, tais como precisão dimensional, acabamento e tolerâncias, além de menores custos de produção, aproximando-se mais daqueles existentes na produção em larga escala. Neste cenário, este artigo visa analisar e comparar custos de produção para uma peça padrão produzida por meio de manufatura aditiva e por métodos convencionais de produção, analisando a viabilidade de implementação da tecnologia como parte essencial dos processos produtivos de empresas. A pesquisa proporciona também o estabelecimento de um padrão – peça padrão, suas características de projeto e volumes típicos de produção – a partir da qual análises periódicas possam ser realizadas ao longo dos próximos anos para avaliação de custos, com o aumento da escala e a consolidação da aprendizagem na produção dos equipamentos de manufatura aditiva

Sistema de Medição de Desempenho na Graduação em Engenharia: Aplicação em um Curso de Engenharia de Produção

A medição do desempenho é uma importante ferramenta para a gestão da educação em instituições de ensino superior. Nelas, esse tipo de mensuração é especialmente interessante, pois se revela útil para a gestão da universidade, sobretudo no que diz respeito ao acompanhamento de resultados e metas e ao atendimento de demandas externas. Diversos stakeholders (gestores acadêmicos, coordenadores de curso, instituições de governo, entidades de fomento, dentre outros) buscam cada vez mais clareza sobre o desempenho das universidades para direcionar políticas e investimentos. Nesse contexto, o presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de fornecer ao Departamento de Engenharia de Produção da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo uma proposta de ferramenta que cumpra a demanda de medição de desempenho de seu curso de graduação. Por meio da aplicação de metodologia específica, foi desenvolvida uma proposta de um conjunto de indicadores de desempenho para graduação em Engenharia. Como principais resultados, destacam-se: a definição de um Sistema de Medição de Desempenho (SMD) aplicável na educação superior; a identificação de requisitos operacionais para indicadores; a seleção de indicadores de desempenho específicos; a definição de um formato adequado de ficha de indicadores; e a confecção de um painel de gestão (dashboard). Nesse sentido, o presente trabalho pode servir de referência para a elaboração de sistemas semelhantes de medição de desempenho em outros cursos de graduação em Engenharia, tendo em vista a melhoria contínua da qualidade do ensino oferecido.Performance measurement is an essential tool for the management of higher education institutions. This kind of measurement is especially interesting in these institutions because it proves useful for the management of the university itself, especially about the monitoring of results and targets and the fulfillment of external demands. Many stakeholders (academic managers, course coordinators, government institutions, development agencies, among others), increasingly seek clarity on the performance of public universities to direct policies and investments. In this context, the present work was developed to provide the Departamento de Engenharia de Produção da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo with the proposal of a tool that meets the performance measurement demand of its undergraduate program. Through the application of specific methodology, a proposal of a set of key performance indicators (KPIs) for Engineering major was developed. The primary results are the definition of a performance measurement system (PMS) with a format applicable in higher education; the list of operational requirements for indicators; the selection of performance indicators; the definition of a suitable model of indicator form; and the organization of the KPIs in a dashboard. In this sense, this work can serve as a reference for the elaboration of similar performance measurement systems in other Engineering majors, with the goal of continuously improving the quality of the education offered

Made in China 2025 e Industrie 4.0: a difícil transição chinesa do catching up à economia puxada pela inovação

Este artigo estabelece uma comparação entre os principais planos executados pelo governo chinês para elevar o patamar tecnológico de sua economia e a plataforma Industrie 4.0, patrocinada pelo governo da Alemanha. Referência mundial para países avançados e emergentes, a plataforma Industrie 4.0 prenunciou profundas transformações no universo da manufatura com impactos em todas as sociedades. Os autores indicam que na arena tecnológica, apesar de avanços enormes, a China ainda não alcançou os padrões da Alemanha e de países como os Estados Unidos e o Japão. A efetivação dos ambiciosos planos chineses, em especial do Made in China 2025, tem pela frente desafios institucionais e tecnológicos significativos, como a incerteza estrutural que permeia a economia e as preferências oficiais pelas empresas públicas e grandes corporações privadas, derivadas do estilo top down de decisão que marca a atuação do Estado chinês. Os autores argumentam que a continuidade da progressão chinesa para além do catching up depende de suacapacidade de combinar a busca de tecnologias de ruptura com a construção de um ambiente mais flexível, capaz de difundir a inovação e manter o upgrading constante da capacidade endógena de desenvolvimento de CT&I.This article compares the main programs implemented by the Chinese government to raise the technology level of its economy and the platform Industrie 4.0, sponsored by the German government. World reference for advanced and emerging countries, the platform Industrie 4.0 is causing profound transformations in the manufacturing universe with impacts across society. The authors argue that China has not yet reached the standards of Germany and countries such as the United States and Japan in the arena of advanced manufacturing technologies. The implementation of ambitious Chinese plans, especially Made in China 2025, face significant institutional and technological challenges, such as the structural uncertainty that permeates the economy, government preference for public enterprises and large private corporations, derived from the top-down style of decision that marks the performance of the Chinese state. The authors emphasize that the continuity of Chinese progression beyond catching up depends on its ability to combine the search for breakthrough technologies with the construction of a more flexible environment, able to diffuse innovation in the economy and maintain the constant upgrading of endogenous capacities of ST&I development in China

Proposta de um método de seleção do processo de prototipagem rápida para fabricar uma peça a partir de especificações técnicas

A prototipagem rápida é utilizada para fabricação de grande variedade de\ud peças geralmente em baixa escala de produção. Recentemente,\ud a\ud prototipagem rápida tem ganhado maior destaque com o surgimento de\ud máquinas mais simples e acessíveis connhecidas como impressoras 3D. Ao\ud mesmo tempo, são também lançadas novas tecnologias que ampliam a\ud aplicação da prototipagem rápida para uma ampla ga\ud ma de materiais\ud relevantes para a indústria. Apesar dessas novas tecnologias despertarem\ud interesse nas empresas, poucas pesquisas avaliam quais processos de\ud prototipagem rápida são mais indicados para produzir uma determinada\ud peça com base em suas caracter\ud ísticas. Neste cenário, este trabalho\ud apresenta um método de seleção do processo de prototipagem rápida a\ud partir das especificações técnicas de uma peça. A abordagem\ud desenvolvida utiliza o AHP (Analytic Hierarquy Process). Por meio de um\ud levantamento das t\ud ecnologias de prototipagem rápida existentes no\ud mercado e dos principais fabricantes de máquinas são identificados os\ud parâmetros relevantes das principais máquinas comercializadas. Tais\ud parâmetros são consideradas na seleção das máquinas capazes de\ud fabrica\ud r uma determinada peça considerando as suas especificações. Os\ud resultados obtidos em uma aplicação prática do método demonstram que a\ud resposta foi adequad

Additive manufacturing: state-of-the-art and application framework

Additive manufacturing encompasses a class of production processes with increasing applications in different areas and supply chains. Due to its flexibility for production in small batches and the versatility of materials and geometries, this technology is recognized as being capable of revolutionizing the production processes as well as changing production strategies that are currently employed. However, there are different technologies under the generic label of additive manufacturing, materials and application areas with different requirements. Given the growing importance of additive manufacturing as a production process, and also considering the need to have a better insight into the potential applications for driving research and development efforts, this article presents a proposal of organization for additive manufacturing applications in seven areas. Additionally, the article provides a panorama of the current development stage of this technology, with a review of its major technological variants. The results presented aim to serve as a basis to support driving initiatives in additive manufacturing in companies, development agencies and research institutions

Ensino de projeto do produto. Análise de abordagem multidisciplinar com foco em criatividade para inovação em contextos reais

No campo da engenharia, a crescente busca por profissionais que tenham a capacidade de trabalhar em equipe e de inovar, identificando e resolvendo problemas de forma criativa, demanda modelos educacionais nos quais o desenvolvimento dessas competências assuma papel relevante. Este artigo visa descrever a experiência de oferecimento da disciplina Desenvolvimento Integrado de Produtos, da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (POLI-USP), que se propõe a estimular processos criativos por meio do trabalho em equipes multidisciplinares no desenvolvimento de produtos, avaliando a pertinência dessa experiência. A coleta de dados envolveu a aplicação do Inventário de Práticas Docentes que Favorecem aCriatividade no Ensino Superior e o levantamento da percepção dos estudantes a respeito dainfluência da disciplina no desenvolvimento de habilidades e competências. Os resultados indicam que a prática docente é favorável ao desenvolvimento da criatividade e que a disciplina contribui para o desenvolvimento de competências transversais e para a compreensão a respeito do ciclo de concepção de produto/processo inovador. Os estudantes reconhecem o desenvolvimento das capacidades de trabalho em equipe, liderança, iniciativa e criatividade como os aspectos mais evidentes, e apontam que a disciplina despertou motivação para realização futura de atividades relacionadas à inovação e ao projeto de produto

Product lifecycle management: PLM systems selection based on reference models

A gestão do ciclo de vida de produtos (Product Lifecycle Management) é uma abordagem para a gestão integrada dos processos de negócio e das informações relacionadas aos produtos. Tal abordagem requer a utilização de sistemas de informação (Sistemas PLM) para apoiar a colaboração na empresa estendida, ao longo de todo o ciclo de vida. O problema prático que motiva a realização deste trabalho é a dificuldade enfrentada pelas empresas, atualmente, em avaliar os sistemas PLM existentes no mercado e em selecionar a alternativa mais adequada aos seus processos de negócio. A análise da situação atual da pesquisa na área indica que faltam métodos e instrumentos para apoiar a seleção de sistemas PLM. Visando preencher essa lacuna e propor uma solução para o problema identificado, o trabalho tem como objetivos definir um modelo de referência de sistemas PLM, que represente de forma genérica as funcionalidades que caracterizam esse tipo de sistema, e desenvolver um método para a seleção de sistemas PLM baseado em modelos de referência. A fim de atingir esses objetivos, são gerados quatro resultados principais. O primeiro resultado do trabalho é o framework conceitual de elementos do PLM, que organiza o conhecimento existente sobre PLM de forma estruturada, para que ele possa servir de referência em projetos de implantação da gestão do ciclo de vida de produtos em empresas. O segundo resultado é o modelo de referência de sistemas PLM, que permite estabelecer uma base comum para a comparação entre os diversos sistemas PLM disponíveis comercialmente. O terceiro resultado é o modelo integrado processo-sistemas PLM e a ferramenta para utilização desse modelo integrado na prática. Por fim, o quarto resultado é o método de seleção de sistemas PLM com base em modelos de referência, que utiliza o modelo integrado processo-sistemas PLM para orientar a seleção do sistema mais adequado a uma empresa específica. A avaliação dos resultados indica que os instrumentos e o método propostos neste trabalho contribuem para auxiliar as empresas, especialmente as empresas de médio porte, na identificação de um sistema PLM adequado para atender aos requisitos de seus processos de negócio.Product Lifecycle Management is an approach to the integrated management of business processes and product-related information. This approach requires information systems (PLM Systems) to provide collaboration support throughout the business and across product lifecycle. The practical problem that gave rise to this research was the challenge companies currently face in assessing existing PLM systems and in selecting the best alternative for their business processes. Examining the status of the research carried out in the field to date shows that there is a lack of methods and tools to effectively support companies in choosing their PLM Systems. Aiming at closing this gap and offering a solution for this problem, the goals of this study are: to provide a definition for PLM system reference models that generally represents the functionalities that characterize this kind of system, and to develop a method for choosing PLM systems based on the reference models. In meeting these goals, this research arrived at four main results. Firstly, at a conceptual framework of PLM elements providing an organized structure of the existing knowledge developed so far on PLM. This framework can be used as a reference in projects to implement product lifecycle management in companies. Secondly, at a PLM system reference model that establishes a common basis for comparing the many PLM systems available in the market. Thirdly, at an integrated PLM process-system model and tool for using this integrated model in practice. Lastly, at a method for selecting PLM systems based on the reference model, that uses the integrated PLM process-system model to support and guide users in choosing the best system for a certain company. The assessment of the results shows that the proposed tools and method effectively help companies, specially medium-sized businesses, in identifying the most adequate PLM system to meet their business process requirements

Analysis of the applicability of one ERP system in product development process.

O processo de desenvolvimento de produtos geralmente não tem sido considerado na implantação de sistemas ERP. No entanto, devido ao aumento da abrangência dos ERPs com a inclusão de novas funcionalidades, e devido à importância desses sistemas para a integração dos processos de negócio, muitas empresas passam a considerar a sua utilização para apoiar as atividades e gerenciar as informações de desenvolvimento de produtos. Este trabalho apresenta uma análise abrangente e detalhada da aplicabilidade de um sistema ERP no processo de desenvolvimento de produtos. Tal análise é subdividida em três fases. Inicialmente, é realizado um estudo exploratório da aplicabilidade do sistema ERP em um processo específico de desenvolvimento de produtos representado por um modelo de referência. Em seguida, é executado um estudo descritivo de uma aplicação piloto do ERP em um ambiente de desenvolvimento de produtos. Por fim, são realizado estudos de caso para caracterizar a utilização do ERP no desenvolvimento de produtos de três empresas.Product development process has not been considered within ERP systems implementation projects. However, due to the widening of ERP systems scope, with the inclusion of new functionalities, and due to the actual importance of these systems to business process integration, many industries are considering applying ERP systems to support product development activities and to manage product development information. This research presents an extended and detailed analysis of the applicability of one ERP system in product development process. The analysis is divided in three phases: first, an exploratory study is conducted in order to verify the applicability of the ERP system in a specific product development process represented by a reference model. Second, a descriptive study of a pilot application of the ERP system in a product development environment is presented; and finally, three case studies about the use of the ERP system in product development process are discussed