dip_dfm n o 1 / 85 dfm: design for manufacturing dfa: design for assembly
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DIP_DFM no 1 / 85
DFM: Design for Manufacturing
DFA: Design for Assembly
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DIP_DFM no 2 / 85
TÉCNICAS PARA ESTIMULAR A PRÁTICA DIP
PROJETO AXIOMÁTICO
PROJETO PARA FABRICAÇÃO - DFM
PROJETO PARA MONTAGEM - DFA
PROJETO ROBUSTO - TAGUCHI
TECNOLOGIA DE GRUPO
ENGENHARIA DO VALOR
DESDOBRAMENTO DA FUNÇÃO QUALIDADE - QFD
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DESENVOLVIMENTO INTEGRADO DE PRODUTOS
Objetivos:
Apresentar as seguintes ferramentas DIP
Projeto Axiomático
DFM - Design for Manufacturing
DFA - Design for Assembly
Ferramentas DIP
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PROJETO AXIOMÁTICO
Axiomas: Regras gerais sobre o que são consideradas práticas corretas
Propriedades:1. Não podem ser provados;2. São verdades gerais,isto é, nenhum contra exemplo pode ser observado.
Exemplos de axiomas: Manter independência entre os requisitos funcionais.
Minimizar o número de requisitos funcionais.
Ferramentas DIP
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DIP_DFM no 5 / 85
PROJETO AXIOMÁTICO
Definição: Projeto axiomático é a aplicação de axiomas de projeto a medida que o projeto progride. Um projeto otimizado não viola nenhum dos axiomas
Dificuldades:Axiomas não são de uso direto nem de uso fácil.
Ferramentas DIP
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PROJETO AXIOMÁTICO
Exemplo: Projeto de uma porta de refrigerador
Requisitos Funcionais (RF):RF1: Minimizar a transferência de calor do meio para o refrigerador, tal que a temperatura interna se mantenha na faixa de 4 a 60 C, com o mínimo dispêndio.RF2: Proporcionar acesso ao interior do refrigerador
Ferramentas DIP
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DIP_DFM no 7 / 85
PROJETO AXIOMÁTICOExemplo: Projeto de uma porta de refrigerador
Configurações:a) Refrigerador Convencional: RF1 & RF2 acoplados
Projeto inadequadob) Refrigerador Horizontal: RF1 & RF2 parcialmente desacoplados Axioma da independência dos RF’s OK.
Ferramentas DIP
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DIP_DFM no 8 / 85
DESIGN FOR MANUFACTURING - DFM
Definição: Integração do planejamento do processo de produção ao projeto do produto.
Objetivo:Projetar um produto ou sistema que seja fácil e barato de se fabricar, evitando-se características de fabricação que sejam desnecessárias ou indesejáveis.
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DIP_DFM no 9 / 85
DESIGN FOR MANUFACTURING - DFM
Características de fabricação desnecessárias:
Especificação de acabamentos superficiais mais finos do que o necessário;
Especificação de várias espessuras de paredes para componentes injetados;
Especificação de raios de concordância muito pequenos para componentes forjados.
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DIP_DFM no 10 / 85
DESIGN FOR MANUFACTURING - DFM
Implementação: DIRETRIZES DFM
Experiência de Projeto
Experiência de Fabricação
+ = Diretrizes DFM
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DIRETRIZES DFM
Projetar para um número mínimo de partes;
Desenvolver um projeto modular;
Minimizar variações de componentes;
Projetar componentes multifuncionais;
Projetar componentes de fácil fabricação e
montagem;
Evitar elementos de fixação - rebites e parafusos;
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DIP_DFM no 12 / 85
DIRETRIZES DFM
Minimizar o número de direções de montagem;
Minimizar o manuseio de componentes;
Eliminar ajustes;
Evitar componentes flexíveis;
Enfatizar a padronização.
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DIP_DFM no 13 / 85
PROJETAR PARA UM NÚMERO MÍNIMO DE PARTES
Projeto do mecanismo de fechadura da Xerox
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Tempo de engenharia; Desenhos; Part numbers; Relatórios de controle de produção; Ordens de compra e venda; Número de containers; Número de locais de depósito; Número de itens de inspeção; Tempo de manipulação; Equipamentos de produção; Ferramentas; Tempo de treinamento.
MINIMIZAR NÚMERO DE PARTES
Diminui também...
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DIP_DFM no 15 / 85
Fabricação; Montagem; Manipulação; Orientação; Armazenagem; Compra; Controle de Estoque; Inspeção; Re-trabalho; Serviço de pós-venda.
MINIMIZAR NÚMERO DE PARTESUm componente
que é eliminado, tem custo zero de:
Falha; Funciona mal; Necessita de ajustes.
Um componente que é eliminado,
nunca:
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MINIMIZAR NÚMERO DE PARTES
Um simples parafuso?
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DIP_DFM no 17 / 85
MINIMIZAR NÚMERO DE PARTES
Um simples parafuso?
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DIP_DFM no 18 / 85
MINIMIZAR NÚMERO DE PARTES
Um simples parafuso?
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UM CARRO EM 24 HORAS
A nova fábrica da Ford despejará no pátio um carro a cada oitenta segundos. Um veículo leva 24 horas para ser montado individualmente.
Fonte: Veja edição 1749 Ano 35, no 17, 10 Maio 2002
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MINIMIZAR NÚMERO DE PARTES
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DIP_DFM no 21 / 85
MINIMIZAR NÚMERO DE PARTES
Aqueles parafusos são realmente necessários?
Diretrizes DFM
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DIP_DFM no 22 / 85
MINIMIZAR DIREÇÕES DE MONTAGEM
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DIP_DFM no 23 / 85
MINIMIZAR DIREÇÕES DE MONTAGEM
Avalie a ergonomia do processo de montagem
Diretrizes DFM
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DESIGN FOR MANUFACTURING - DFM
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DIP_DFM no 25 / 85
DESIGN FOR MANUFACTURING - DFM
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DIP_DFM no 26 / 85
ELIMINAR AJUSTES
Elimine componentes de fixação sempre que possível
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DIP_DFM no 27 / 85
MINIMIZAR O MANUSEIO DE COMPONENTES
Facilidade de manipulação de componentes se define na concepção do produto
Diretrizes DFM
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PROJETAR COMPONENTES DE FÁCIL MONTAGEM
Acesso a componentes se define na concepção do produto
Diretrizes DFM
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DIP_DFM no 29 / 85
PROJETAR COMPONENTES DE FÁCIL MONTAGEM
Evite ajustes e reorientações durante a montagem ( na concepção do produto )
Diretrizes DFM
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DIP_DFM no 30 / 85
PROJETAR COMPONENTES DE FÁCIL MONTAGEM
Facilidade de manipulação de componentes define-se na concepção do produto.
Diretrizes DFM
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DIP_DFM no 31 / 85
EVITAR COMPONENTES FLEXÍVEIS
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DIP_DFM no 32 / 85
PRODUTO B
X W
PRODUTO A
X YPRODUTO C
X ZX
Módulo comum na estrutura de vários produtos
PROJETO MODULAR
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DIP_DFM no 33 / 85
Variedade de produto
Variedade do processo
Variedade de produto
Variedade do processo
Variedade de produto
Variedade do processo
ABORDAGEM CLÁSSICA ABORDAGEM MODULAR
PROJETO MODULAR
Diretrizes DFM
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DIP_DFM no 34 / 85
Rolling Chassis
Dodge Dakota R/T V8Parceria DaimlerChrysler e Dana
Campo Largo - Curitiba - PR
Fonte: Exame n0 712 de 19abr00
PROJETO MODULAR
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DIP_DFM no 35 / 85
Rolling Chassis
DaimlerChrysler DanaPedido eletrônico
Módulo com 300 componentes Tempo máximo de montagem: 3 horas Módulo percorre 45 metros
Rodas e pneus calibrados pela Goodyear
Suspensão dianteira Suspensão traseira Sistema de freios Sistema de direção
PROJETO MODULAR
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DIP_DFM no 36 / 85
Rolling Chassis
DaimlerChryslerDana7 km
Doca de entrega: funcionários rolam o chassis até o primeiro posto de montagem
PROJETO MODULAR
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DIP_DFM no 37 / 85
Rolling Chassis
Motor é montado no chassis,
...carroçaria, caçamba e parachoques,
...portas.
Veículo pronto para inspeção em menos de 3 horas após a chegada do chassis
PROJETO MODULAR
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DIP_DFM no 38 / 85
PROJETO MODULAR: Rolling Chassis
Fornecedores diretos
Funcionários na linha de montagem
Funcionários na área administrativa
Coordenador de EngenhariaCoordenador de Montagem
Com módul
o
Sem módul
o345
76
73
0
1
417
90
117
4
3
PROJETO MODULAR
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DIP_DFM no 39 / 85
DESIGN FOR ASSEMBLY - DFA
Definição: DFA é um caso particular de DFM
Objetivos: Reduzir o número de partes de um produto e tornar as partes restantes fáceis de serem manipuladas e montadas; Simplificar a estrutura do produto de forma a reduzir os custos de montagem; Projetar para um número mínimo de partes.
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DIP_DFM no 40 / 85
DESIGN FOR ASSEMBLY - DFA
Projetar para um número mínimo de partes
Principais conseqüências
Diretas Eliminação do custo do componente
Indiretas Melhoria da confiabilidade do produto Redução de custo com estoques Redução dos custos de produção
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DIP_DFM no 41 / 85
DIRETRIZES DFA
Minimizar o número de componentes;
Reduz tempo de projeto, controle de produção,
itens a inspecionar, treinamento.
Evitar o uso de componentes de fixação
separados;
O custo para apertar um parafuso é de 6 a 10
vezes maior que o custo do parafuso.
Minimizar o número de direções de
montagem;
Os componentes devem ser montados
preferencialmente na direção top-down.
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DIP_DFM no 42 / 85
DIRETRIZES DFA (cont.)
Maximizar compliância;
Utilizar chanfros, gravidade, vibração, RCC
(Remote Centre of Compliance), Robôs tipo
SCARA
Minimizar o manuseio de componentes;
Posicionamento possui custos elevados. Preserve
a orientação.
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DIP_DFM no 43 / 85
MINIMIZAR NÚMERO DE PARTESAnalise sempre esta possibilidadeAnalise sempre esta possibilidade
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DIP_DFM no 44 / 85
MINIMIZAR NÚMERO DE PARTES
Estruturas monolíticas: interesse da indústria aeronáutica
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DIP_DFM no 45 / 85
MINIMIZAR NÚMERO DE PARTES
Projeto original
Texas Instruments
Novo projeto após o DFA
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DIP_DFM no 46 / 85
1. O componente possui movimento em relação ao conjunto?
2. O material do componente deve ser diferente daquele do conjunto?
3. O componente deve ser separado para permitir a montagem e desmontagem do conjunto?
1
2
3
NÃO Componente pode ser eliminado do conjunto
BOOTHROYD AND DEWHURST METHOD - DFMA
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DIP_DFM no 47 / 85
Exemplo:
4 componentes principais + 20 elementos de união
BOOTHROYD AND DEWHURST METHOD
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DIP_DFM no 48 / 85
BOOTHROYD AND DEWHURST METHOD
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DIP_DFM no 49 / 85
BOOTHROYD AND DEWHURST METHOD
43% de componentes73% no tempo de montagem
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DIP_DFM no 50 / 85
0
20
40
60
80
100
120
140
Proj. Orig. Peça Única
US$
Montagem
Material
Usinado
Fundido
BOOTHROYD AND DEWHURST METHOD
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DIP_DFM no 51 / 85
BOOTHROYD AND DEWHURST METHOD
Método DFMA®
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DIP_DFM no 52 / 85
BOOTHROYD AND DEWHURST METHOD
DFMA é uma abordagem sistemática que viabiliza a definição da melhor alternativa de projeto para otimizar a manufatura do produto.
DFMA é uma abordagem sistemática que viabiliza a definição da melhor alternativa de projeto para otimizar a manufatura do produto.
O DFMA não é uma ferramenta que cria soluções automaticamente.
O DFMA não substitui o ser humano nas tomadas de decisão ou na escolha da solução ideal.
O DFMA não contem o KNOW-HOW de PROJETO (Knowlegde Data Bank).
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DIP_DFM no 53 / 85
DFMA – ONDE SE APLICA
Produtos que estejam nas fases preliminares de projeto ou revisão de projeto.
Produtos com problemas de fabricação ou montagem, do ponto de vista da produção.
Produtos maduros que estejam perdendo mercado para a concorrência.
Produtos de alto custo.
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DIP_DFM no 54 / 85
BOOTHROYD AND DEWHURST METHOD
DFM estima o custo de fabricação de peças primárias, gerando alternativas para a tomada de decisão entre os processos de fabricação e o projeto.
DFA procura simplificar o produto, minimizando o número de peças sendo um método para quantificar e minimizar o tempo e o custo de montagem.
Método DFMA®
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DFADFA
DFMDFM
BOOTHROYD AND DEWHURST METHOD
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DIP_DFM no 56 / 85
BOOTHROYD AND DEWHURST METHOD
A valiação das alt er nat ivas de pr oj et o
Revisão dos r esult ados
Per gunt as D F A
E st r ut ur a da sub- mont agem
D ivisão do pr odut o em sub- mont agens
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QUESTÕES DFA: EXEMPLO
D F M A
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DIP_DFM no 58 / 85D F M A
QUESTÕES DFA: EXEMPLO
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DFA – INSERÇÃO, ORIENTAÇÃO E GEOMETRIA
D F M A
Eixo da inserção
SIMETRIA = 0
SIMETRIA
= 180
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DFA – SIMETRIAS e
D F M A
a 0 180 180 90 360 360b 0 0 90 180 0 360
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DFA – INSERÇÃO, ORIENTAÇÃO E GEOMETRIA
D F M A
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DFM – USINAGEM
D F M A
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DIP_DFM no 66 / 85
DFM – USINAGEM
D F M A
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DIP_DFM no 67 / 85
BOOTHROYD AND DEWHURST METHOD
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Item Number Theor. part count Assembly time, s Ass. cost, UScents
Base 1 1 3.5 2.9
Bush 2 0 12.3 10.2
Motor subass. 1 1 9.5 7.9
Motor screw 2 0 21.0 17.5
Sensor subass. 1 1 8.5 7.1
Set screw 1 0 10.6 8.8
Standoff 2 0 16.0 13.3
End plate 1 1 8.4 7.0
End-plate screw 2 0 16.6 13.8
Plastic bush 1 0 3.5 2.9
Thread leads - - 5.0 4.2
Reorient - - 4.5 3.8
Cover 1 0 9.4 7.9
Cover screw 4 0 31.2 26.0
Totals 19 4 160.0 133.0
BOOTHROYD AND DEWHURST METHOD
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BOOTHROYD AND DEWHURST METHOD
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DIP_DFM no 70 / 85
Item Number Theoretical partcount
Assembly time, s Assembly cost,US cents
Base 1 1 3.5 2.9
Motorsubassembly
1 1 4.5 3.8
Motor screw 2 0 12.0 10.0
Sensorsubassembly
1 1 8.5 7.1
Set screw 1 0 8.5 7.1
Thread leads - - 5.0 4.2
Plastic cover 1 1 4.0 3.3
Totals 7 4 46.0 38.4
BOOTHROYD AND DEWHURST METHOD
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DIP_DFM no 71 / 85
Apresentado em 1986 por Shimida, Miyakawa e Ohashi – funcionários da Hitachi Co. - Japão
Avalia a montagem de um produto através de dois indicadores:
E – Índice de “montabilidade”: quantifica a qualidade da montagem baseado nas dificuldades das operações de montagem.
K - razão de custos de montagem: razão entre os custos de montagem de um novo produto e um produto padrão.
AEM- ASSEMBLABILITY EVALUATION METHOD
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DIP_DFM no 72 / 85
AEM: ASSEMBLABILITY EVALUATION
METHOD
ALGORITMO
Fonte: Miyakawa,S.,Ohashi,T. and Iwata,M., “The Hitachi New Assemblability Method (AEM)”, Transactions of NAMRI/SME, 1990, p. 352-359.
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DIP_DFM no 73 / 85
AEM- ASSEMBLABILITY EVALUATION METHOD
Exemplos de símbolos e penalidades AEM
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Avaliação de “assemblability” e sugestão de melhorias
AEM- ASSEMBLABILITY EVALUATION METHOD
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DIP_DFM no 75 / 85
AEM- CÁLCULO DO ÍNDICE E
xiE 100
N
EE
N
ii
1
Assemblability das partes
Penalidade da operação
Assemblability do conjunto
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DIP_DFM no 76 / 85
AEM- CÁLCULO DO ÍNDICE K
sC
CK
Razão de custos de montagem
onde
C: custo de montagem do produto
CS: custo de montagem de um produto padrão
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DIP_DFM no 77 / 85
NOGUEIRA, Eduardo S., “Implementação Computacional da Técnica de Projeto DFA - Design for Assembly”, Trabalho de Graduação – ITA, 1994.
DFMA + AEM
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DIP_DFM no 78 / 85
DFMA + AEM
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DIP_DFM no 79 / 85
DFMA + POKA YOKE
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DIP_DFM no 80 / 85
DFMA + POKA YOKE
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DIP_DFM no 81 / 85
Poka-Yoke: dispositivo a prova de falhas
Montagem correta
Montagem incorreta
Sem
Poka-Yoke
DFMA + POKA YOKE
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Posição Correta Posição Incorreta
Sensor de posição
DFMA + POKA YOKE
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DIP_DFM no 83 / 85
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DIP_DFM no 84 / 85
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DIP_DFM no 85 / 85
EXERCÍCIOS
1) Descreva um exemplo do uso de poka-yoke em produtos: configuração anterior e posterior;
2) Elabore um procedimento para que o dispositivo poka-yoke descrito em (1) não seja eliminado do produto pela análise DFMA (Boothroyd&Dewhurst);
3) Revise as diretrizes DFM, DFA e proponha um procedimento poka-yoke de projeto, baseado em uma das diretrizes de sua escolha.