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Sistemas Integrados da Manufatura
Tipologia: Trabalhos
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Não perca as partes importantes!
1
Serra ABRIL - 2011
(^1) Tradução livre do texto: Elements in a new sustainable industrial culture environmental assessment in product development. L. Alting, M. Hauschild, H. Wenzel
Trabalho acadêmico apresentado à disciplina Sistemas Integrados de Manufatura, como requisito parcial para composição da nota N dos cursos de Engenharia de Produção Mecânica e de Engenharia de Produção de Materiais e Metalurgia da Faculdade do Centro Leste.
Nos últimos anos o foco ambiental na indústria tem mudado os processos de fabricação para os produtos industrializados , como estes são responsáveis pelos impactos ambientais em todas as etapas do ciclo da vida. O artigo descreve três casos de indústrias que desenvolveram recentemente a metodologia LCA 2 que pode ajudar a desenvolver produtos mais amigáveis ao meio ambiente. Finalmente, a experiência comum adquirida será discutida.
Palavras chaves: Cultura industrial sustentável; avaliação ambiental; desenvolvimento de produto.
Nos últimos anos tornou-se claro que a atual produção industrial e a cultura de consumo esta mostrando mudanças dramáticas no futuro devido a:
Os países em desenvolvimento estão lutando contra a pobreza e os problemas de saúde e não há escolha, senão suportar o esforço para crescimento da economia, que é pré-requisito para um mundo mais equilibrado. Nossa melhor contribuição é desenvolver uma nova cultura industrial sustentável, que pode ser aumentada por um fator de 5-6 comparado com o presente nível sem criar problemas ambientais inaceitáveis e de recursos.
O termo sustentabilidade aparece mais e mais vezes em literatura, mas é usado com muitos significados diferentes. Em geral, o conteúdo do termo é determinado pelo diferente critério de valor dos vários grupos de interesse de uma empresa (acionistas, clientes, fornecedores, empregados, comunidade local, comunidade nacional e internacional, grupos de interesses políticos, etc.). Um estudo mais minucioso destes critérios terá o resultado que as seguintes responsabilidades são obrigatórias para uma empresa no futuro:
Neste artigo será discutida principalmente a responsabilidade ambiental. Uma maior discussão das responsabilidades sociais pode ser encontrada em [1,2].
Nos últimos anos o foco ambiental tem mudado de processos de fabricação para os produtos como mostra a Fig. 1. Se olharmos para o ciclo de vida do produto (extração de
(^2) LCA - Life Cycle Assessments - Avaliação do Ciclo de Vida do produto.
matéria-prima, produção material, fabricação do produto, uso e descarte), a principal ênfase ambiental ate o momento tem-se realizado na fase de fabricação e em menor grau na fase de descarte. Esta ênfase deu resultados muito bons, mas até o momento, o numero de produtos por grupo familiar, o consumo e o desperdício de energia aumentaram e tem causado um grande impacto ambiental. Portanto, a única alternativa é mudar o foco de produção e minimizar o impacto ambiental em todo o ciclo da vida. Para lidar com esses assuntos a companhia deve desenvolver produtos em uma perspectiva do ciclo de vida e deve documentar os impactos ambientais em todas as fases de ciclo da vida.
Figura 1 Mudança do foco da fase de fabricação para o ciclo de vida completo.
As propriedades ambientais de um produto são determinadas principalmente na fase de desenvolvimento, ver figura 2, porque é primordial que o desenvolvimento de produtos dadas as metodologias/ferramentas adequadas permitam uma avaliação das conseqüências ambientais em todas as fases do ciclo de vida. Essas metodologias e ferramentas devem permitir uma simulação das diferentes soluções para se identificar potenciais melhorias. No Instituto para Desenvolvimento de Produtos da Universidade Técnica da Dinamarca foi desenvolvido e testado na indústria durante um programa de pesquisa de 5 anos um conjunto de metodologias e ferramentas, bem como uma ferramenta computacional para avaliação ambiental. O programa era uma parceria entre o Instituto para o Desenvolvimento de Produtos da Universidade Técnica da Dinamarca, a Federação das Indústrias Dinamarquesas, a Agência de Proteção Ambiental e das cinco companhias: Bang & Olufsen S/A, Danfoss S/A, Gram S/A, Grundfoss S/A and Kew Industry S/A. As metodologias foram usadas mais tarde em muitos outros produtos industriais. Neste artigo a metodologia será ilustrada através de casos de indústrias para mostrar como trabalham e demonstrar quais resultados das empresas podem esperar com a aplicação da LCA do estágio de desenvolvimento de produto. No apêndice A é dado uma descrição
Figura 3 – Resultados da LCA para o refrigerador Gram.
O gráfico mostra que o consumo de energia e consumo de recursos e potenciais de impactos ambientais. Observado pelo CFC^5 com relação aos potenciais impactos ambientais pelo uso do R134a. Simulações feitas com outros fluidos refrigerantes demonstram possíveis melhorias na eficiência energética, veja Fig. 4. Fig. 5 mostra algumas dessas melhorias. Além disso, Gram Inc. formulou uma política ambiental de longa duração para o desenvolvimento de novos refrigeradores objetivando:
(^5) CFC – Cloro Flúor Carbono são elementos químicos causadores do efeito estufa que promovem a degradação
da camada de ozônio - O 3.
Figura 4. Melhorias potenciais na eficiência de energia variando o refrigerante (1).
Figura 5 – Mostra exemplos de recursos e melhorias ambientais percebidas baseado no LCA e considerações econômicas.
Gram Inc. reconheceu LCA como uma importante ferramenta de racionalismo e as reduções de custo obtidas em um curto período de tempo pagar os esforços colocados nas melhorias ambientais.
3.2 B&O – Caso de Televisão
Bang & Olufsen (B&O) Inc. conduziram um LCA do modelo de TV LX5500 deles. A unidade funcional usada foi: Assistir programas de TV 6 horas por dia, com 18 horas em módulo de espera, durante 10 anos numa TV colorida de 28. Comparando soluções diferentes - outros fabricantes de Televisão - é importante que a mesma unidade funcional seja usada. Gráfico de consumo de energia, impactos ambientais e recursos em todo ciclo de vida são mostrados na Fig. 6A e 6B.
Figura 7 -Exemplos de melhorias implementadas identificadas no LCA. A experiência de B&O necessariamente não tem maior custo (custos variáveis), mas requer maiores consideração e critério, por exemplo, ciclo de vida, reciclagem, etc. Em várias situações de “trocas” (trade-off) quando diferentes soluções são comparadas, por exemplo, quando uma redução do consumo de energia pode ser obtida as custas do aumento do consumo de substancias químicas, o LCA dá uma boa base de seleção. Um ponto de vista geralmente exposto é que a incorporação de atividades ambientais gera grandes desafios, grandes satisfações e aumento no orgulho profissional. Os objetivos ambientais da LCA a longo prazo: Aumentar a implementação das conclusões da LCA:
A LCA foi reconhecida como uma ferramenta de racionalização importante e os custos economizados na longa jornada pagariam os esforços iniciais.
3.3 Caso da bomba de água Grundfos
Unidade funcional: Bomba, com fornecimento de 5m³/h de água a 1.5 bar (ou volumes menores a uma pressão de até 5 bar) por 4870 h.
Os resultados LCA para o ciclo de vida completo estão demonstrado na Fig.8.
Figura 8 – Resultados da LCA para bomba Grundfos.
Resultados semelhantes ao outros casos com algumas variações. Novamente os resultados foram usados como um ponto inicial para simulações de melhorias implementadas (exemplos) são mostrados na Fig. 9.
Figura 9 - Exemplos de melhorias ambientais implementadas nas bombas de Grundfos.
A LCA identificou potenciais melhorias ao nível detalhamento de projeto. A experiência Grundfos e os objetivos a longo prazo são:
Nas descrições anteriores apenas produtos de consumo têm sido discutidos, mas equipamento industrial pode e deve ser tratado da mesma maneira. Se considerarmos a importância do consumo de energia em uso, tanto na energia utilizada na produção de materiais quanto na fabricação dos equipamentos. Isso significa que o projeto dever ser focado nestas questões. Sobre os materiais. É importante selecionar materiais recicláveis, evitando o desperdício, porém, deve-se lembrar que o importante é ciclo de vida completo. Otimizar uma fase pode não conduzir ao melhor resultado final. Para a realização de fabricação de equipamento um ou outro processo de fabricação é especialmente importante para evitar ou minimizar o uso de substâncias químicas (refrigerantes, lubrificantes). Uma vez que contribuem fortemente para liberação de materiais tóxicos. Em geral, pode-se afirmar que a complexidade das decisões de projeto foi aumentada, incluindo principalmente a questão ambiental. O que no futuro pode se tornar uma forte característica competitiva.
O artigo demonstra que LCA é uma ferramenta de projeto muito eficiente que permite grandes melhorias ambientais no produto, alcançadas principalmente através da racionalização (simplificação) do produto, na fabricação, etc. A economia de custos, em muitos casos, é o resultado da simplificação, que pagarão os recursos utilizados na LCA. A LCA pode contribuir para grandes melhorias ambientais sem nenhum custo adicional (às vezes economias consideráveis) como também produtos funcionalmente melhores. Então, é importante que o projeto de LCA seja desenvolvido para que mais adiante seja propagado.
A.1. Os resultados das ferramentas
O resultado do programa é um conjunto de ferramentas que focalizam a função de desenvolvimento de produto na empresa com o propósito de construir as propriedades ambientais do produto lado a lado com outras propriedades necessárias. O resultado do programa é um conjunto de ferramentas que focalizam a função de desenvolvimento de produto na empresa com o propósito de construir as propriedades ambientais no produto lado a lado com outras propriedades necessárias. Há dois grupos de objetivos para as ferramentas nas companhias como mostrado na figura10. Um deles é o desenvolvimento de produtos responsável pelas decisões no desenvolvimento de novos produtos de especificações conceituais para soluções mais detalhadas. O outro grupo designado é especialista ambiental responsável para a avaliação dos impactos ambientais dos produtos. A razão para focar em dois grupos é o reconhecimento do fato de que nem o projetista do produto, nem o especialista em meio ambiente podem resolver os problemas sozinhos. O especialista ambiental avalia as propriedades ambientais dos produtos e projetista de produtos cria a propriedades dos produtos.
Antes da apresentação destes dois novos conjuntos de ferramentas será dada uma explicação sobre o que entendemos ser um produto ambientalmente amigável.
Figura 10 – Distribuidora de programas de desenvolvimento dinamarquês EDIP (Projeto de produtos ambientais para indústria)
A.2. Produtos ambientalmente amigáveis - o que são?
A definição de um produto: é aquilo que fornece uma potência útil, (em serviços, benefícios, produção, etc.) para o usuário. Esta produção / rendimento ou a satisfação das necessidades do usuário é a causa da existência do produto. Então, esta produção pode ser definida como a unidade funcional do produto, que deve ser responsável por todos os impactos ambientais do produto em todas suas fases de ciclo de vida. Uma unidade funcional pode ser entregue de maneiras diferentes. A vantagem de olhar para os produtos e não para os processos industriais, permite possibilidades de comparar as consequências ambientais de modos diferentes e estabelecer a unidade funcional desejada. Assim, torna-se possível desenvolver e escolher produtos com base em considerações ambientais. A Figura 11 mostra exemplos de unidades funcionais com modos diferentes de entrega. O café pode ser servido em xícaras diferentes, o corte de cabelo pode ser feito de modos diferentes e o gramado pode ser mantido através de maneiras diferentes. Para garantir que as diferentes formas de fornecer a unidade funcional sejam comparáveis as unidades funcionais devem ser definidas e quantificadas com precisão. A unidade funcional é a base fundamental para a avaliação ambiental. Quando são comparadas soluções alternativas, tudo pode variar menos a unidade funcional. A figura 11 descreve a unidade funcional precisa para três usuários e todas as diferentes soluções especificadas para atender a unidade funcional selecionada. Devido aos tempos de vida diferentes dos diferentes de produtos para solução, mais produtos podem ser incluídos para atender a mesma unidade funcional. Os exemplos utilizados na figura 11, foram colocados muito diferentes deliberadamente, mas independentemente das condições para espaço de solução, as considerações são as mesmas. O produto ambientalmente amigável não existe, e a maioria destes produtos não é produzida. Portanto, o ambientalmente amigável é um termo relativo, ou seja, um produto pode ser mais ambientalmente amigável do que outro. Este é exatamente o caso, entregar a mesma unidade funcional com o menor impacto ambiental em todo o ciclo de vida. Este é o princípio fundamental dos métodos/ ferramentas apresentados.
processo, em que os produtos participam através do seu ciclo de vida, muitas vezes impede que todos os locais e as considerações específicas do local em torno das emissões durante o ciclo sejam conhecidos. Isto significa que as variações no tempo e condições de propagação do receptor, após a emissão são muitas vezes desconhecidas. A consequência é que a avaliação ambiental dos produtos em sua maioria não pode encontrar avaliação da exposição, como descrito anteriormente, para as substâncias químicas. Para uma estimação da exposição dos organismos no ambiente é necessário predizer os efeitos atuais da emissão. Quando isso não for possível por produtos, a avaliação ambiental é limitada a lidar com potenciais efeitos. Portanto, o princípio a avaliação ambiental dos produtos podem em breve ser reformuladas:
Σ efeitos potenciais =Σ quantidade da substância X Σ efeito potencial da substância.
Onde a somatória é tomada sobre todas as substâncias e os impactos através de um ciclo de vida do produto. Dependendo de onde e quando ocorre uma emissão ou um impacto realmente, o efeito potencial pode liberar efeitos reais de um grau maior ou menor. Esta característica de avaliação do impacto ambiental dos produtos é a mais importante. É a consequência da dificuldade de aquisição de dados específicos para o produto no tempo e no espaço, e serve para todos os outros métodos. Esta característica deve ser mantida em memória e os resultados não devem ser interpretados exageradamente quando as conclusões não são claras. Esta falta de precisão nas avaliações não é uma desvantagem. A precisão na maioria dos casos é o destino e a finalidade a ser alcançada na avaliação, isto é, normalmente para estabelecer uma visão global e definição de prioridades de apoio entre as soluções ambientalmente diferentes em um produto.
Figura 12 – Batedeira elétrica.
A.4. A ferramenta: avaliação do impacto ambiental dos produtos
A ferramenta de avaliação ambiental é a parte central dos resultados da pesquisa. O método fornece a base para quantificar e comparar as propriedades ambientais de diferentes soluções no desenvolvimento de produtos. A natureza e a pesquisa dão colaboração que permitem testes e implementação nas empresas para garantir a aplicabilidade prática. Durante o desenvolvimento do método, o trabalho internacional e padronização tem sido acompanhado de perto, e o método representa ( state-of-the-art ) estabelecido em um consenso
internacional. O Instituto para Desenvolvimento de Produto tem a participação da ISO e SETAC para garantir a manutenção e tempo de vida do método. No método que a situação do fomentador de produto é incluída de forma que os assuntos ambientais possam ser considerados da mesma maneira como outras exigências. Os princípios de estimativas são projetados de acordo com isto, e também assuntos como condições trabalho e saúde são incluídas, veja figura 13. O método foi adotado para as diversas situações de desenvolvimento do produto, onde as avaliações ambientais são relevantes. Há basicamente duas aplicações principais. No princípio do desenvolvimento de um produto a base está focalizada no estabelecimento de metas. Aqui avaliações são executadas entre um ou mais produtos de referência, normalmente a velha geração do produto e, um ou mais concorrentes ou produtos alternativos. A outra aplicação do método está na fase de desenvolvimento do produto onde diferentes soluções são comparadas para um novo produto. A avaliação do produto de referência é feita antes do desenvolvimento do produto ser iniciado de modo que ele não se torne um gargalo no desenvolvimento de produtos. A avaliação ambiental do produto novo utiliza a identificação dos pontos fracos para focalizar o trabalho de desenvolvimento em parte dos dados selecionados. A metodologia de avaliação / ferramenta inclui informações de como os impactos ambientais são calculados e avaliados. Os resultados das avaliações ambientais são quantificados em quadros com as propriedades ambientais do produto que torna as comparações possíveis. A ferramenta se concentra muito na simulação e comparação das soluções.
Figura 13. Parâmetros para avaliação das propriedades ambientais de um produto
A.5. A ferramenta: Projeto para Meio Ambiente
Na ferramenta "projeto ambiental" a experiência das avaliações do ambiente é transformada em termos e princípios de projeto que são úteis para o projetista. É fornecida uma descrição de como os impactos ambientais estão relacionados com as propriedades do produto: onde o produto gera problema? A ferramenta de projeto dá a visão ao desenvolvedor para todo ciclo de vida do produto, permitindo um ciclo de vida do ambiente melhor e uma melhor adaptação do produto. Ela cria uma coerência necessária entre os perfis ambientais e as soluções alternativas para o desenvolvimento. A ferramenta de "projeto ambiental" foi desenvolvida e apresentada junto como outras ferramentas de projeto, de forma que as exigências ambientais sejam consideradas da mesma maneira como outras exigências de projeto. Desta forma, corretamente é dado ao meio ambiente uma ênfase que justifica sua contribuição para competitividade.
