Planejamento de produtos e esclarecimentos de tarefas – Parte 2

No início do design do produto, a ideia é proposta baseada em três aspectos importantes, o meio ambiente, o mercado e a empresa. Neste artigo é analisado cada um desses aspectos e proposto um breve comentário sobre a eletrificação automotiva e como ela impacta o planejamento de produto na indústria automotiva.

Ambiente

FIGURA 1

Hoje em dia o ambiente tem um impacto maior no design do veículo. Na verdade, sustentabilidade é uma palavra-chave para qualquer novo produto e, portanto, para automóveis. A Figura 1 ilustra o impacto do produto no meio ambiente. Existem três pilares, o social, o ambiental e o económico. Todas essas são diferentes formas pelas quais um produto pode interferir no meio ambiente e na sociedade. Assim, qualquer inovação proposta deve ter em conta a sua sustentabilidade.

Mudanças climáticas e poluição do ar

FIGURA 2

Embora os transportes sejam responsáveis por “apenas” 30% das emissões totais de CO2 em todo o mundo, há uma grande atenção nesta área da indústria. Um ponto interessante é o período de revolução deste setor. Embora todo o ciclo de vida de um veículo movido a motor de combustão interna (ICE) possa produzir menos emissões em relação aos veículos elétricos e híbridos, EV e HEV, respectivamente. Este é um exemplo de que a realidade é complexa e algumas soluções podem parecer inadequadas. Por exemplo, os automóveis EV e HEV não conseguem eliminar as emissões de CO2, mas podem desviar as emissões. Portanto, a redução das emissões dos veículos é uma meta muito importante hoje.

Urbanização

Isto se tornou um fato importante já que 50% da população mundial está concentrada nas grandes cidades. O impacto direto é que há mais pessoas morando em um espaço pequeno. Assim, os novos veículos concebidos para este ambiente deverão ser pequenos, eficientes e serão utilizados para serviços de mobilidade. Neste caso, o conceito de cidade inteligente começa a surgir.

Cidades inteligentes

FIGURA 3

Um exercício interessante é observar a propaganda e o merchandising dos veículos de hoje. É claro que os dispositivos info-mídia recebem mais atenção do público do que as estatísticas de desempenho. Dessa forma, uma cidade que utiliza diferentes tipos de sensores eletrônicos de internet das coisas (IoT) para coletar dados pode ser considerada uma cidade inteligente. Na verdade, uma cidade inteligente fornece a estrutura necessária para a condução automotiva. Porém, o passo anterior, no que diz respeito aos veículos, é o nível de conectividade e é muito importante. O termo veículo para tudo é uma das palavras-chave mais pesquisadas hoje no mercado.

Pessoas envelhecendo

FIGURA 4

A expectativa de vida tornou-se um dos aspectos mais importantes no plano de negócios das montadoras. Especialmente na Europa, a procura de veículos como serviço aumentou. Por esta razão existem investimentos relevantes em condução autónoma, mobilidade como serviço (MaaS) e sistema de transporte inteligente. O objetivo é fornecer soluções acessíveis e inclusivas para a mobilidade urbana.

Principais tecnologias facilitadoras (KET)

FIGURA 5

Estes são exemplos de tecnologias que estão no meio da curva S (leia mais). Na verdade, esta é basicamente a indústria 4.0. Para o mercado europeu, as principais tecnologias consideradas KET são o fabrico avançado, os materiais avançados e nanomateriais, as tecnologias das ciências da vida, a micro/nano eletrônica e fotônica, a aprendizagem automática e a inteligência artificial, a segurança e a conectividade. Em termos de condução autónoma, as principais TFE são a integração de sistemas, a internet das coisas, a cibersegurança e a computação em nuvem. Para o processo de design, o uso de simulação (CAE) tornou-se obrigatório, mas a quantidade de dados produzidos exige tecnologias de big data. Este último também é importante para análise de dados. O processo de fabricação aproveita robôs autônomos, realidade aumentada e manufatura aditiva.

Mercado

FIGURA 6

O mercado hoje baseia-se em duas “pegadas”, CO2 e espaço. Como os aspectos de urbanização demonstraram maior densidade nas grandes áreas urbanas, as montadoras são obrigadas a produzir carros menores e mais eficientes. Assim, espaço, peso e velocidade são os principais aspectos no que diz respeito às inovações para os novos veículos. Para demonstrar o impacto dos veículos habituais, é interessante verificar na Figura 7, que o tamanho de um carro médio é 10 vezes o tamanho do seu espaço de passageiros.

FIGURA 7

Nos Estados Unidos, a área total automobilística representa cerca de 50% da área terrestre das cidades. Também é interessante observar que a velocidade máxima de um automóvel de passageiros é de cerca de 190 km/h, mas sua velocidade média em Nova York é de cerca de 32 km/h.

FIGURA 8

Outro aspecto importante é o peso. Por exemplo, a comparação entre o primeiro Fiat 500 e o novo, apresentado em 2007, deixa claro o impacto do tamanho de um carro moderno.

Mobilidade cooperativa, conectada e automatizada (CCAM)

FIGURA 9

Estes são os aspectos importantes para a cooperação entre veículos e a sua conectividade com outros dispositivos. A cooperação trata do veículo ou dos utentes da estrada partilharem as suas informações e utilizá-las para coordenar as suas ações. A conectividade é o aspecto que caracteriza a comunicação entre veículos, infraestrutura e demais usuários da via. O objetivo é reduzir engarrafamentos, acidentes e estresse dos usuários. Um exemplo são os aplicativos de rotas rodoviárias, que indicam condições de trânsito, limites de velocidade e outras informações importantes. Isto permite ao utente da estrada tomar a decisão certa e adaptar-se à situação do trânsito. Outro aspecto importante no CCAM é a condução autônoma. Não se trata apenas do acúmulo total do veículo. Na verdade a condução autónoma tem a ver com a utilização eficiente do grupo motopropulsor, a melhor forma de utilizar o veículo de forma a reduzir as emissões, o consumo de combustível e a otimização do trânsito. Outro papel importante dos veículos autónomos é apoiar condutores inseguros e idosos. Talvez o principal desse sistema seja a redução total de lesões por acidentes automobilísticos. Uma vez que estes carros pretendem estar ligados entre si para melhorar o trânsito, ao mesmo tempo que apoia o condutor evitando erros humanos. A Figura 9 ilustra o nível de direção autônoma SAE. Atualmente, a indústria automotiva está no nível SAE 2, que contabiliza assistência ao estacionamento, controle de cruzeiro adaptativo, assistente de manutenção de faixa, sistema de informação de ponto cego, freio automático de emergência, aviso de saída de faixa e controle eletrônico de estabilidade. O piloto rodoviário ficou disponível a partir de 2018, o que faz com que os carros de nível 3 sejam considerados hands-off. O principal objetivo da indústria automotiva é atingir os níveis SAE 4 e 5. Na verdade, alguns pesquisadores, professores e literatura afirmam que esta tecnologia já está disponível, mas sua implementação esbarra em regulamentações, normas e estruturas que para esses carros não estão preparadas.

FIGURA 10

A previsão sobre a disponibilidade de condução autônoma é até 2030, como pode ser visto na Figura 10. Porém, existem duas curvas, a verde representa os veículos da frota e a azul representa os veículos de propriedade pessoal. O primeiro caso tem uma inclinação maior, pois se refere a veículos que são utilizados apenas para transporte no cenário laboral. Por exemplo, delivery, veículos corporativos, veículos de apoio a eventos e sites específicos. A curva vermelha tem menor inclinação, representa os veículos pessoais, que são utilizados para momentos de lazer, eventos familiares e atividades pessoais. O plano para a próxima futura marca de veículos é utilizar os veículos da frota para introduzir a condução autônoma. Isto ajuda a controlar a aquisição de veículos autónomos, uma vez que os veículos pessoais ainda são dominados por veículos não autónomos.

E-mobilidade

FIGURA 11

A E-mobilidade não se reflete apenas nos veículos elétricos e híbridos. Na verdade, também são considerados veículos movidos a motor de combustão interna (ICE) que utilizam biocombustível. Este cenário sugere que existem várias alternativas aos carros movidos a gasolina pura. É difícil apontar qual deles é o melhor, pois cada um tem prós e contras. Na verdade, fica claro que cada um se enquadra bem em diferentes cenários. Por exemplo, carros urbanos pequenos totalmente elétricos para áreas urbanas e SUVs médios com motorização híbrida para uso familiar.

Cliente

FIGURA 12

Em relação às necessidades do cliente, o engenheiro de projeto deve traduzi-las para a linguagem de engenharia. Para esta tarefa é utilizada uma ferramenta chamada Quality Function Deployment (QFD), que é uma abordagem comum adotada pelas montadoras para traduzir a voz do cliente (VOC) em requisitos de engenharia.

FIGURA 13

Portanto, esses requisitos devem ser números que possam ser medidos. Se considerarmos todos os produtos em conjunto, será possível perceber que a maioria dos requisitos sempre se enquadram na mesma categoria. São funcionalidade, preço, conveniência, experiência, design, confiabilidade, desempenho, eficiência e compatibilidade. Se for considerado o serviço vinculado a um produto, os requisitos são empatia, justiça, transparência, controle, opções, informação e acessibilidade. Na verdade, mesmo quando um cliente compra um produto, as empresas criam um vínculo com o cliente. Isso é feito por alguns serviços. Por esta razão, as necessidades definidas anteriormente são importantes. Assim, muitos produtos hoje vêm com uma espécie de formulário de cadastro, onde o cliente baixa um aplicativo ou solicita o cadastro em uma plataforma ou o preenchimento de seus dados no sistema da empresa. Respectivamente ao mercado automóvel, muitas empresas preferem vender o carro ao cliente, e utilizam esses serviços para fidelizar o cliente, a fim de vender outro modelo dentro de 3 a 5 anos.

Identificando as necessidades do cliente

FIGURA 14

Existem diversas maneiras de identificar as necessidades do cliente, o processo atual possui de 1 a 6 etapas e é composto por:

  1. Escolhendo clientes;
  2. Juntando informação;
  3. Interpretação de dados;
  4. Organizar as necessidades;
  5. Estabelecer a importância relativa das necessidades;
  6. Refletindo sobre os resultados.

Na primeira etapa é importante identificar os clientes, portanto seu alvo em relação ao produto. Isto é feito pelas informações dos usuários, usuários líderes, varejistas ou pontos de venda e centros de serviços. Os dados coletados são conhecidos na indústria automotiva por meio de clínicas automotivas, entrevistas e grupos focais. O objetivo é ter uma percepção dos possíveis compradores e dos já clientes sobre o produto. Além disso, este produto é mantido sob observação durante a sua utilização. Uma vez recolhidos todos estes dados, é realizada a interpretação em termos dos requisitos do cliente. A Figura 14 ilustra um exemplo deste processo. Como pode ser visto, a Figura 14 é uma tabela que apresenta diretrizes para transformar as necessidades do cliente no que o produto deve fazer. Esta atividade é realizada pelo departamento de marketing. Depois disso, as necessidades são organizadas de acordo com a hierarquia. Portanto, existem grupos primários, secundários e terciários. As necessidades redundantes são eliminadas, assim as necessidades restantes são agrupadas em grupos, que no final do processo são revisados. Contudo, o passo mais importante é o estabelecimento da importância relativa destas necessidades. Como as necessidades são muitas e o cronograma do projetista não permite trabalhar cada uma delas, deverá ser estabelecida a lista dos requisitos mais importantes para o cliente. A razão é que não há tempo para desenvolver todos os detalhes do produto. Por fim, é realizada uma recapitulação e reflexão sobre a decisão tomada. O motivo é analisar se as necessidades desenvolvidas foram a melhor escolha para o cliente e se foram captadas as necessidades mais importantes. Além disso, esta etapa também pode indicar se os dados coletados foram de boa qualidade, se há alguma melhoria no processo e se a sinergia funcionou bem.

Empresa

FIGURA 15

Em termos de requisitos da empresa, os objetivos da empresa são a principal fonte de informação. Na verdade, estes têm maior peso no estabelecimento das prioridades, como pode ser visto na Figura 15. Estas são decididas pela gestão. Além disso, existem também as metas relacionadas ao segmento de produtos, que para a indústria automotiva é definido por segmento ou categorias de veículos.

FIGURA 16

Cada um deles tem alvos diferentes. A segmentação de mercado descreve os requisitos associados a cada classe. Normalmente essa segmentação também ocorre dentro da marca do veículo. Como cada uma é segmentada em famílias, algumas empresas equilibram seu portfólio.

FIGURA 17

Por exemplo, a Figura 17 ilustra a previsão do plano de produto para Jeep-FCA. O plano tem muitos veículos novos a serem introduzidos em alguns anos. Um ponto interessante na Figura 16 é que a eletrificação e a hibridização são seriamente consideradas nos próximos veículos.

Trajetórias tecnológicas

FIGURA 18

Basicamente, a moderna tecnologia automotiva está mudando para atingir as seguintes etapas tecnológicas:

  • Dispositivos IoT veiculares;
  • Sistemas avançados de assistência ao condutor;
  • Controle motor avançado;
  • Tecnologia preditiva;
  • Comunicação de veículo para tudo.

Isso sugere que grande parte dos veículos de hoje são hardware e software que percorrem estradas ao redor do mundo. A Figura 18 ilustra um histograma que compara o tamanho do software de vários tipos de produtos.

FIGURA 19

É possível perceber que esse número tende a crescer cada vez mais. Como um carro moderno já é um computador sobre rodas, os novos veículos elétricos possuem muitas peças, componentes e subsistemas que serão removidos (Figura 19). O objetivo é abrir casa e criar uma estrutura adequada às novas tecnologias. Por exemplo, é necessário reduzir o número de componentes do trem de força e da caixa de velocidades para deixar espaço para novos componentes de PHEV e BEV. Porém, a estrutura principal dos automóveis ainda é mecânica (Figura 20).

FIGURA 20

Na verdade, as modificações ficam na chamada plataforma, este é um projeto modular do veículo. Assim, o novo chassis será (ainda mais) transitável, modular, integrado e automatizado. Os novos veículos modernos terão estrutura simples e mais espaço para os ocupantes. Em termos de engenharia, isso significa a utilização de ferramentas de engenharia informática para organizar diferentes carros para a mesma plataforma.

FIGURA 21

Isto tornou-se tão conveniente que as plataformas são partilhadas também entre diferentes marcas de diferentes empresas. Um exemplo é a plataforma mini, da Fiat (Figura 22). Nesses casos, a única variação está na carroceria e, talvez, no trem de força. Como pode ser visto, uma plataforma modular abre oportunidades para oferecer diferentes combinações de medidas de acordo com as necessidades, exceto algumas partes estruturais, complexas e caras dela.

FIGURA 22

Em outras palavras, alguns carros podem parecer completamente diferentes, mas compartilham a mesma plataforma. As medidas que podem variar são altura, largura e distância entre eixos. Além disso, os balanços das suspensões também podem ser diferentes na mesma plataforma.

FIGURA 23

Outra importante oportunidade proporcionada por uma plataforma modular é a possibilidade de criar novos tipos de chassis alojando baterias ou acumuladores, pois isto é algo que, a estrutura do veículo é completamente alterada ou a velocidade do veículo é reduzida, portanto os requisitos dos testes de impacto são diferentes.

FIGURA 24

Portanto, os componentes existentes devem ser usados de uma nova maneira. Isso é chamado de padronização. Um exemplo de montadora que aplica muito bem esse conceito é a Tesla (Figura 24). Como pode ser visto, a mesma plataforma usa dois layouts de trem de força muito diferentes.

Eletrificação

FIGURA 25

A eletrificação tem diferentes layouts possíveis, mas hoje muitos esforços estão sendo feitos pelas montadoras para encontrar o melhor layout. A Figura 25 ilustra alguns dos layouts híbridos comuns disponíveis atualmente. Na verdade, os layouts gerais dos automóveis estão resumidos abaixo:

  • Microhíbrido;
  • Híbrido suave;
  • Híbrido completo;
  • Híbrido plug-in;
  • Extensor de alcance;
  • Veículo totalmente elétrico (FEV).

O layout híbrido é o mais complexo considerando as plataformas tradicionais ICE e FEV. A razão é porque é necessário garantir ambas as abordagens para os grupos motopropulsores, dados todos os componentes disponíveis. Muitos pesquisadores, professores e analistas consideram a plataforma híbrida a principal peça do negócio neste período.

FIGURA 26

No entanto, também consideram que, no futuro, estes carros híbridos poderão tornar-se obsoletos, porque são demasiado complexos em relação à plataforma ICE e FEV existente. Outro ponto importante no que diz respeito à eletrificação é que não se trata apenas de uma questão de emissão.

FIGURA 27

O verdadeiro negócio da eletrificação automotiva é a quantidade reduzida de componentes, a complexidade reduzida do procedimento de fabricação e o aumento do ciclo de vida do FEV em relação aos carros movidos a ICE. A Figura 28 ilustra a quilometragem em relação à autonomia restante de um Tesla Model S.

FIGURA 28

Como se pode verificar, após 200.000 Km o ciclo de vida do automóvel foi consumido em menos de 10%. Isto também significa uma grande redução no custo de manutenção e na quantidade de manutenções periódicas.

Evolução da eletrificação no automóvel

FIGURA 29

As baterias tornam-se as partes mais importantes dos veículos elétricos, pois armazenam a energia dos mesmos. Muitos estudos prevêem que em cinco anos estarão disponíveis muitas melhorias nas baterias. A Figura 30 ilustra que o custo, o peso, a capacidade e o alcance apresentarão uma clara melhoria.

FIGURA 30

Como há muitas empresas investindo muito e a tecnologia das baterias não está realmente disponível hoje, os investimentos são enormes para manter essa meta. Um roteiro tecnológico interessante para baterias pode ser visto na Figura 31.

FIGURA 31

Considerando essa mudança de previsão a cada ano, este gráfico é um retrato de sua época. Por enquanto, Li-Sulfur e Li-Air podem ser a melhor solução para baterias no próximo ano. Estes são produzidos nas chamadas gigafábricas, que na Europa estão a ser consideradas um investimento massivo (Figura 32).

FIGURA 32

Estes números são superiores aos dos EUA, uma vez que a Europa tem uma grande procura de veículos com alimentação alternativa. Embora todos esses números sobre os carros elétricos sejam interessantes, é fato que a transição de 100% da combustão para o FEV ainda não é possível. Como a tecnologia das baterias não está na fase final, não há energia suficiente para esta transição e não há material suficiente (terras raras) para uma transição total. Quando são discutidos os assuntos sobre a entrada de VE no mercado, a transição proposta é de 5-8% da produção para 15% dela. Assim, o investimento maciço em VE em vez de outras fontes de energia deve-se à quantidade de emissões de CO2. Porém, talvez a tecnologia das baterias não seja a etapa final que será utilizada para chegar a esse estágio. Portanto, a discussão sobre a eletrificação do trem de força não significa que o ICE substituirá o motor elétrico. Em primeiro lugar, os grupos motopropulsores tradicionais devem ser mais eficientes e o investimento noutras fontes de tecnologia deve continuar. A electrificação deve ser considerada, mas ainda não existe uma solução final. A indústria automotiva está no meio de uma transição. Outro ponto importante sobre as emissões é que o petróleo vai acabar, mas o tempo exato para isso não é totalmente conhecido. Portanto, outra fonte de energia deve ser encontrada. A produção de eletricidade também pode utilizar petróleo, neste caso os EV estão apenas deslocando a poluição para outro ambiente. Portanto, EV não são a solução deste problema. Além disso, as empresas automóveis estão hoje a trabalhar sob muitas restrições, pelo que têm de vender VE juntamente com outros veículos da sua gama. Ou melhor, essas empresas pagarão um imposto de acordo com o valor total de emissão de toda a gama de veículos da linha (leia mais). Portanto, todos os fabricantes devem produzir veículos eléctricos, mesmo que não os vendam, porque devem reduzir as emissões produzidas por toda a gama. Neste momento, o mercado rege-se por normas que impõem muitos restrições às montadoras.

Custeio

FIGURA 33

O custo do VE é geralmente inferior ao dos carros movidos a combustível. Existem algumas razões para isso. Esta é uma das razões pelas quais a proporção de carros movidos a ICE será reduzida ao longo dos anos. Por exemplo, uma transmissão EV tem cerca de 20 peças, enquanto a ICE tem cerca de 2.000. Além disso, os custos de manutenção, reparação e garantia são reduzidos. Porém, o principal motivo é o custo da quilometragem dos veículos elétricos.

FIGURA 34

Como as montadoras têm que pagar uma quantia extra de acordo com o excesso de emissões em relação à meta para os próximos anos, algumas dessas regulamentações foram flexibilizadas devido a pandemias. O compromisso ainda é o investimento na redução das emissões devido ao transporte.

Meta de custo

Durante o planejamento do produto, o custo-alvo também é um ponto importante a ser considerado, pois as soluções de engenharia também são uma questão de compromisso conveniente e lucrativo entre tecnologia e custo. Portanto, no projeto é obrigatório considerar custo e parte do projeto. O primeiro custo-alvo pode ser calculado por:

C = P∙Πi=1n(1 – Mi) ;

M = (P – C)/C

Essa fórmula é muito simples de ser usada, existem outras melhores, mas essa é fácil de aplicar apenas considerando a quantidade de etapas entre o produto e o mercado. Onde P é o preço cobrado por um mercado determinado e por fatores do cliente, M é a margem de lucro bruta e C é o custo real do veículo em relação ao preço. Portanto, deve estar muito bem estabelecida a margem de lucro bruto entre o custo e o preço pago pelos clientes em relação ao preço em si, portanto é uma normalização. Caso seja considerado concorrente de um segmento, é possível realizar uma engenharia reversível com os produtos concorrentes e definir o preço final. Acima ou abaixo, depende da empresa. Assim, define-se quantas etapas entre a produção e o varejista e qual a margem desejada, para então ser encontrado o custo que deve ser investido no produto. Se o número de etapas entre a fabricação e o varejista for conhecido, é necessário considerar margens diferentes para cada etapa. O custo é reduzido. Esta é a razão pela qual muitas empresas estão utilizando um canal direto de venda, pois querem evitar etapas intermediárias para ter mais margem e reduzir o preço pela liderança em custos.

Conclusão

FIGURA 35

Portanto, ao final desta etapa do planejamento do produto e esclarecimento das tarefas, muitas informações deverão ser coletadas. Depois disso devem ser definidas 1, 2 ou no máximo 3, oportunidades de mercado que podem ser exploradas. A Figura 35 sugere quão difícil é planejar o futuro. As montadoras têm que estar atentas a isso, porque estas têm que investir muitos esforços em produtos, mas às vezes por acaso a situação muda, é preciso mudar o plano. Esta é a razão pela qual as empresas automobilísticas hoje não têm planos estratégicos que durem mais de 3 a 5 anos.

FIGURA 36

Nesta fase do planejamento do produto foi descrita a análise da situação considerando todos os diferentes aspectos do mercado. Além disso, também foi descrita a formulação das estratégias a fim de identificar o posicionamento da ideia proposta. A próxima etapa é a descoberta das ideias de produtos.

Referências

  1. K.T. Ulrich, S.D. Eppinger, Product Design and development, Mcgraw-Hill, 2019;
  2. G. Pahl, W. Beitz, J. Feldhusen, K.H. Grote. Engineering Design – A Systematic Approach. Springer, 2007.