Nome do Projeto
Projeto de máquinas e equipamentos agrícolas
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
15/04/2024 - 14/04/2028
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Engenharias
Resumo
O objetivo do projeto é projetar e avaliar produtos que possam melhorar os processos de produção agrícolas. Com auxílio da aplicação de metodologia de projeto de desenvolvimento de produtos, será possível a executar as fases de projeto informacional, projeto conceitual, preliminar e detalhado com o intuito de desenvolver diferentes equipamentos e máquinas. Na fase de projeto informacional serão levantadas informações técnicas e de mercado relacionadas ao problema a ser solucionado, com o intuito de caracterizar o produto a ser projetado. Nesta fase, poderão ocorrer testes e avaliações com diferentes produtos similares aos projetados, afim de, conhecer as características, eficiência e identificação de possíveis melhorias. Na fase de projeto conceitual serão utilizados métodos e ferramentas que auxiliem na busca por princípios de solução para a obtenção de concepção adequada ao produto, como por exemplo, estruturas funcionais, brainstoming, diagrama de mudge e matriz morfológica. Na fase de projeto preliminar serão dimensionados e dependendo o tamanho do produto será utilizado a prototipagem, com auxílio impressora 3D para posterior avaliação e comparação com outros produtos, caso houver produtos similares existentes no mercado. Enquanto na fase de projeto detalhado serão confeccionados os documentos necessário para a fabricação e patenteabilidade do produto. As patentes serão confeccionadas e depositadas sempre que se alcance o nível de maturidade tecnológica TRL 6 (após validação de protótipo em ambiente relevante) ou, quando percebe-se que um protótipo seja físico ou virtual (modelamento tridimensional), comtemple todos os sistemas mecânicos, mostrando a integração de sistemas e subsistemas e com componentes pré-dimensionados. Nem todas as ações do presente projeto contemplarão todas as fases de desenvolvimento do produto. Alguns produtos, como por exemplo, dosador de fertilizantes e tubo condutor para sementes aplicado a semeadoras-adubadoras, já estão na fase de projeto preliminar, na etapa de prototipagem para posteriores testes e avaliações.

Objetivo Geral

Projetar e avaliar produtos que possam melhorar os processos de produção agrícolas.

Justificativa

O desenvolvimento de tecnologias adequadas na área agrícola é fundamental para os desafios relacionados à produção de alimentos. Cresce cada vez mais a demanda por equipamentos que apresentem melhor desempenho, eficiência e rapidez nas operações com baixo custo de aquisição. Muitas das máquinas e equipamentos utilizados na produção de alimentos apresentam baixo desempenho e/ou são inadequados ao desenvolvimento de tarefas específicas, conforme o necessidade do usuário. Por outro lado, muitos equipamentos apesar de serem eficientes e funcionais, apresentam baixo nível tecnológico, passíveis portanto de melhorias, relacionadas principalmente a eficiência no uso de energia, facilidade de monitoramento, conectividade e de ser controlada digitalmente. Alguns equipamentos e máquinas poderiam ser aprimorados com sistemas totalmente autônomos, outros poderiam conter algum mecanismo para melhor a segurança do operador, enquanto alguns poderiam simplesmente ser modificados, afim de se ajustar as necessidades de usuários específicos.

Metodologia

Será utilizada metodologia específica para o desenvolvimento de novos produtos, conforme proposto por Pahl et al. (2005) e Back et al. (2008). A metodologia proposta divide o projeto em diferentes fases, iniciando pela informacional, passando pela fase conceitual, fase preliminar e a fase de detalhamento do produto.
F.1. Fase de Projeto informacional
Nesta fase serão estabelecidas as especificações do projeto. A partir de um amplo estudo do referencial teórico disponível, em primeiro momento será realizada uma busca por produtos similares presentes no mercado, bem como, busca por produtos patenteado ou em fase de registro.
Esta etapa já será iniciada com pesquisa realizada no Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI), em segundo momento, serão avaliados, se possível através de testes, os principais produtos presentes no mercado, com o intuito de conhecer melhor cada produto e determinar os requisitos e restrições do produto a ser projetado. Após análise das informações oriundas da pesquisa por patentes e análise dos produtos similares disponíveis no mercado, a equipe de projeto se reunirá para estabelecer os requisitos e restrições do projeto.
Nesta etapa, poderão ser utilizadas ferramentas como o diagrama de Mudge e QFD (Quality Function Deployment – Desdobramento da Função Qualidade). O QFD é uma ferramenta que relaciona os requisitos dos clientes ponderados com a aplicação do diagrama de Mudge e os requisitos de projeto. Ao serem introduzidos no projeto estes se transformam em requisitos de
ualidade, ou seja, requisitos que visam qualificar o projeto (REIS, 2003). A primeira etapa para a hierarquização dos requisitos de projeto por meio da utilização do Método do QFD é a valoração dos requisitos dos clientes, isto é a classificação dos requisitos dos clientes em ordem de importância. Para tanto se pode utilizar o diagrama de Mudge. Este diagrama nada mais é que uma matriz onde as colunas e as linhas são compostas pelos requisitos de clientes, formando uma matriz quadrada, onde se compara cada um dos requisitos das linhas com todos os requisitos das colunas, um a um, exceto os iguais (que formam a diagonal da matriz). Com auxílio das diretrizes estabelecidas por Fonseca (2000), será confeccionado um quadro de especificações do projeto. Neste quadro os requisitos do projeto serão classificados em ordem de importância e associados a três informações:
i. a meta a ser atingida pelo requisito expressa quantitativamente;
ii. forma de avaliação da meta estabelecida a fim de verificar o seu cumprimento;
iii. aspectos que devem ser evitados durante a implementação do requisito.
F.2. Fase de Projeto conceitual
Na fase do projeto conceitual será definida a concepção do produto. A primeira etapa desta fase será a verificação do escopo do problema. A partir das especificações do projeto será possível estabelecer o escopo do problema e a função global do produto, que consistirá em um diagrama de bloco do sistema técnico com entradas e saídas de material, energia e sinal. Posteriormente a função global será dividida em subfunções chamadas de funções parciais, e por último em funções elementares, conforme proposto por Pahl et al. (2005) e Back et al. (2010).
Para cada função elementar deverá ser encontrada pelo menos um princípio de solução a partir de pesquisa bibliográfica, análise de sistemas similares existentes no mercado ou patenteados. Além disso, nesta etapa pretende-se aplicar o método do brainstorming, conforme proposto por Back et al. (2010). O brainstorming será realizado em uma reunião, a qual terá duração de aproximadamente 40 minutos. Esta reunião será realizada em momento que todos os integrantes do projeto poderão participar, seja de forma presencial ou com auxílio de vídeo conferência.
Neste encontro, serão anotadas as soluções consideradas mais promissoras, apresentadas por cada um dos participantes, para cada uma das funções elementares. As soluções serão anotadas e posteriormente desenhadas com auxílio do software SolidWorks (registro disponível no CEng), sendo adicionadas a uma matriz morfológica, onde os princípios de solução serão combinados, a fim de gerar, ao menos, uma concepção para cada estrutura funcional.
Para a seleção da concepção mais promissora serão aplicadas duas diferentes técnicas de seleção, sucessivamente: julgamento da viabilidade e exame passa/não-passa. Para a aplicação das técnicas de seleção será realizada uma reunião com todos os integrantes do projeto, seja de forma presencial ou com auxílio de vídeo conferência. No julgamento da viabilidade, será verificado, com base na experiência dos membros da equipe, se cada uma das concepções de forma individual é “viável”, “condicionalmente viável” ou “não viável”, anotando-se os motivos da decisão. No exame passa/não-passa, as concepções serão confrontadas individualmente com questões de ordem técnica. As questões serão respondidas com “sim” ou “possivelmente” (passa) ou “não” (não passa). A concepção que obtiver mais respostas negativas que positivas será descartada. As concepções selecionadas passarão por processo de evolução, com o acréscimo dos princípios de solução considerados promissores, das concepções descartas após a aplicação do julgamento de viabilidade, levando-se em consideração as observações realizadas pelos membros da equipe.
F.3. Fase de Projeto preliminar com utilização de protótipos
Essa é a fase do processo de projeto na qual, partindo da concepção, cria-se um produto de acordo com critérios técnicos e econômicos estabelecidos na fase de projeto informacional. Nesta fase do projeto a estrutura do produto é determinado de forma clara e completa, definindo-se os materiais, as dimensões principais e a configuração do produto (PAHL et al., 2005).
Serão dimensionados os princípios de solução e reproduzidas as concepções em escala, verificando restrições de tamanho, forma e disposição. Se necessário nesta fase serão acrescidas funções auxiliares às concepções. Conforme recomendações de Rozenfeld et al. (2006) nesta etapa deve-se optar por reutilizar produtos existentes no mercado, os quais geralmente são menos onerosos. Além disso, deve-se evitar inovar totalmente na criação de novos produtos, uma vez que, um produto que reutiliza vários itens, mas que apresenta algumas inovações é considerado um produto inovador. Desta forma tem-se um produto novo sem muitos riscos. Pretende-se portanto, produzir protótipos do tipo físico e focados com auxílio dos produtos similares existentes no mercado, que serão, se possível a aquisição, testados na fase de projeto informacional, e com a utilização de impressora 3D, será possível a fabricação de novos componentes, gerando novas concepções. Os protótipos de mecanismos gerados serão testados, em primeiro momento de forma prévia, para analisar possíveis falhas e providenciar as melhorias. Os mecanismos que obtiverem melhor comportamento nos testes preliminares terão suas características dimensionais definidas e será utilizado para os testes definitivos. Nestes testes, poderão ser avaliados protótipos e comparados seus desempenhos com produtos similares presentes no mercado. No caso de utilização de testes e avaliações, o delineamento experimental será determinado para cada tipo de produto e especificado em cada ação de forma individual. Caso necessário, serão confeccionadas bancas para testes em laboratório e no caso de testes de campo, sempre que possível serão utilizados materiais disponíveis pela UFPel e empresas parceiras, sendo o Centro Agropecuário da Palma e o Campus Capão do Leão locais preferenciais para estes experimentos à campo.
F.4. Fase de Projeto detalhado
Na fase de projeto detalhado será confeccionada toda a documentação técnica necessária para a produção do produto. Serão detalhados os procedimentos de fabricação e montagem, especificadas as características dos materiais, novos componentes e componentes padronizados conforme recomendações de Rozenfeld et al. (2006) e Back et al. (2008). Caso seja gerado um novo produto, possível de ser patenteado, nesta fase do projeto serão confeccionados os desenhos e materiais necessários para a solicitação da patente.

Indicadores, Metas e Resultados

Com os testes e avaliações com produtos existentes no mercado, pretende-se contribuir de forma direta, do ponto de vista prático, aos produtores na tomada de decisão em relação à aquisição e utilização de produtos voltados a produção agrícola. Com a confecção de protótipos, o projeto tem potencial de inovação e geração de um novo produto, além de além de gerar artigos científicos em periódicos especializados e publicações em congressos da área.

Equipe do Projeto

NomeCH SemanalData inicialData final
ADAMO DE SOUSA ARAÚJO1
ALAN JUNIO DA SILVA BORELA
ANGELO VIEIRA DOS REIS1
EDUARDO WALKER1
FABRICIO ARDAIS MEDEIROS2
GIUSEPE STEFANELLO2
LUAN HENRIQUE DOS SANTOS ROCHA
MARIVAN DA SILVA PINHO4
NIXON DA ROSA WESTENDORFF2
NORIEL DA SILVA SOUZA
RAFAEL DE LIMA RODRIGUES CHIQUINE
RODRIGO DA COSTA CARDOSO
ROGER TOSCAN SPAGNOLO15

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