Seleção de métodos para modularização no desenvolvimento de produtos: revisão sistemática

Sonego, Monique; Echeveste, Márcia Soares

doi:10.1590/0103-6513.138413

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Articles • Prod. 26 (2) • Apr-Jun 2016 • https://doi.org/10.1590/0103-6513.138413 copiar

Seleção de métodos para modularização no desenvolvimento de produtos: revisão sistemática

Selection of modularization methods in product development: systematic review

Autoria SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

Resumo

A estratégia de modularização em produtos é mencionada como razão de diversos benefícios para as empresas. Este artigo tem como objetivo identificar na literatura os métodos para desenvolvimento da modularização em produtos com o intuito de avaliar sua aplicabilidade e ferramentas utilizadas, visando facilitar a escolha do método para cada empresa. Para atingir estes objetivos foi realizada uma revisão sistemática de acordo com a repetibilidade e importância indicada nos artigos. Como resultado foram identificados seis diferentes métodos para modularização de produtos. Como contribuição do artigo destacam-se a análise dos métodos com relação às etapas para formação dos módulos (decomposição, integração e avaliação) bem como a análise com relação a parâmetros de classificação quanto à área de atuação de cada método (variedade, geração e ciclo de vida). Por fim, este estudo oferece um guia para as empresas, contextualizando ambientes de aplicação e relacionando conhecimentos necessários para aplicação dos métodos.

Palavras-chave
Módulos; Design modular; Desenvolvimento de produtos; Design e desenvolvimento de produtos; Metodologia de design de produtos

Protocolo de Busca - Maio de 2014
Quais são os métodos existentes para identificar, selecionar e avaliar conceitos em projetos modulares no desenvolvimento de produtos?
	Bases de dados
	Science Direct	Web of Science
String de busca: ((“mass customization” OR “product platform” OR “product family” OR “product architecture”) AND modul*) em títulos, resumos e palavras-chave (sem restrição quanto à data de publicação)	88	720
Somente artigos de periódicos	88	367
Língua inglesa	88	364
Áreas de conhecimento: Operations Research Management Science, Eng. Manufacturing, Eng. Industrial, Management, Computer Science Interdisciplinary Applications, Business, Eng. Multidisciplinary e Planning Development	88	297
Total	385 artigos
Remoção dos artigos duplicados	(-44) = 341 artigos
Inclusão de literatura cinzenta: Ericsson & Erixon (1999)Ericsson, A., & Erixon, G. (1999). Controlling design variants: modular product platforms. Dearborn: ASME Press. e Pimmler & Eppinger (1994)Pimmler, T. U., & Eppinger, S. D. (1994). Integration analysis of product decompositions. In Proceedings of the ASME Design Theory and Methodology Conference, Minneapolis, USA.	(+2) = 343 artigos
Seleção de Artigos, 1º triagem: exclusão dos artigos que claramente não tratavam do escopo da pesquisa	(343-240) = 103 artigos
Seleção de Artigos, 2º triagem: artigos que apresentam métodos para a modularização de arquiteturas individuais	28 artigos
Seleção de Artigos, 3º triagem: exclusão dos métodos repetidos (consideração da fonte primária)	6 métodos
Extração de dados: parâmetros de classificação (Daniilidis et al., 2011Daniilidis, C., Enblin, V., Eben, K., & Lindemann, U. (2011). A classification framework for product modularization methods. In Proceedings of the 18th International Conference on Engineering Design. Denmark.); análise conforme as três fases críticas (Holmqvist & Persson, 2003Holmqvist, T. K. P., & Persson, M. L. (2003). Analysis and Improvement of Product Modularization Methods: Their Ability to Deal with Complex Products. Systems Engineering, 6(3), 195-209. http://dx.doi.org/10.1002/sys.10046. http://dx.doi.org/10.1002/sys.10046... )	6 métodos

Métodos	Objetivos	Artigos
Design Structure Matrix - DSM	... encontrar alternativas de arquitetura de forma a otimizar a qualidade do design resultante e facilitar as substanciais demandas de coordenação requeridas quando os subsistemas interagem.	Pimmler & Eppinger (1994)Pimmler, T. U., & Eppinger, S. D. (1994). Integration analysis of product decompositions. In Proceedings of the ASME Design Theory and Methodology Conference, Minneapolis, USA., Holtta & Otto (2005)Holtta, K. M. M., & Otto, K. N. (2005). Incorporating design effort complexity measures in product architectural design and assessment. Design Studies, 26(5), 463-485. http://dx.doi.org/10.1016/j.destud.2004.10.001. http://dx.doi.org/10.1016/j.destud.2004.... , Sered & Reich (2006)Sered, Y., & Reich, Y. (2006). Standardization and modularization driven by minimizing overall process effort. Computer Aided Design, 38(5), 405-416. http://dx.doi.org/10.1016/j.cad.2005.11.005. http://dx.doi.org/10.1016/j.cad.2005.11.... , Alizon et al. (2007)Alizon, F., Shooter, S. B., & Simpson, T. W. (2007). Improving an existing product family based on commonality/diversity, modularity, and cost. Design Studies, 28(4), 387-409. http://dx.doi.org/10.1016/j.destud.2007.01.002. http://dx.doi.org/10.1016/j.destud.2007.... , Holtta Otto & De Weck (2007), Yu et al. (2007)Yu, T. L., Yassine, A. A., & Goldberg, D. E. (2007). An information theoretic method for developing modular architectures using genetic algorithms. Research in Engineering Design, 18(2), 91-109. http://dx.doi.org/10.1007/s00163-007-0030-1. http://dx.doi.org/10.1007/s00163-007-003... , Meehan et al. (2007)Meehan, J. S., Duffy, A. H. B., & Whitfield, R. I. (2007). Supporting ‘Design for Re-use’ with modular design. Concurrent Engineering, Research and Applications, 15(2), 141-155. http://dx.doi.org/10.1177/1063293X07079319. http://dx.doi.org/10.1177/1063293X070793... , Park et al. (2008)Park, J., Shin, D., Insun, P., & Hyemi, H. (2008). A product platform concept development method. Journal of Engineering Design, 19(6), 515-532. http://dx.doi.org/10.1080/09544820802043583. http://dx.doi.org/10.1080/09544820802043... , Helmer et al. (2010)Helmer, R., Yassine, A., & Meyer, C. (2010). Systematic module and interface definition using component design structure matrix. Journal of Engineering Design, 21(6), 647-675. http://dx.doi.org/10.1080/09544820802563226. http://dx.doi.org/10.1080/09544820802563... , Simpson et al. (2012)Simpson, T. W., Bobuk, A., Slingerland, L. A., Brennan, S., Logan, D., & Reichard, K. (2012). From user requirements to commonality specifications: an integrated approach to product family design. Research in Engineering Design, 23(2), 14-153. http://dx.doi.org/10.1007/s00163-011-0119-4. http://dx.doi.org/10.1007/s00163-011-011... , Cheng et al. (2012)Cheng, Q., Zhang, G., Gu, P., & Shao, X. (2012). A product module identification approach based on axiomatic design and design structure matrix. Concurrent Engineering, Research and Applications, 20(3), 185-194. http://dx.doi.org/10.1177/1063293X12453350. http://dx.doi.org/10.1177/1063293X124533... , Tilstra et al. (2012)Tilstra, A. H., Seepersad, C. C., & Wood, K. L. (2012). A High Definition design structure matrix (HDDSM) for the quantitative assessment of product architecture. Journal of Engineering Design, 23, 767-789. http://dx.doi.org/10.1080/09544828.2012.706748. http://dx.doi.org/10.1080/09544828.2012.... , Bonjour et al. (2013)Bonjour, E., Deniaud, S., & Micaelli, J. (2013). A method for jointly drawing up the functional and design architectures of complex systems during the preliminary system-definition phase. Journal of Engineering Design, 24(4), 305-319. http://dx.doi.org/10.1080/09544828.2012.737457. http://dx.doi.org/10.1080/09544828.2012.... , Li et al. (2013)Li, Z., Cheng, Z., Feng, Y., & Yang, J. (2013). An integrated method for flexible platform modular architecture design. Journal of Engineering Design, 24(1), 25-44. http://dx.doi.org/10.1080/09544828.2012.668614. http://dx.doi.org/10.1080/09544828.2012.... , Borjesson & Holtta-Otto (2014)Borjesson, F., & Holtta-Otto, K. (2014). A module generation algorithm for product architecture based on component interactions and strategic drivers. Research in Engineering Design, 25(1), 31-51. http://dx.doi.org/10.1007/s00163-013-0164-2. http://dx.doi.org/10.1007/s00163-013-016...
Modular Function Deployment - MFD	... alcançar uma modularização que não só atenda às melhorias esperadas pela empresa e suporte a seleção de diretrizes, mas também fortaleça a capacidade da empresa de confrontar expansões futuras e demandas divergentes.	Ericsson & Erixon (1999)Ericsson, A., & Erixon, G. (1999). Controlling design variants: modular product platforms. Dearborn: ASME Press., Borjesson & Holtta-Otto (2014)Borjesson, F., & Holtta-Otto, K. (2014). A module generation algorithm for product architecture based on component interactions and strategic drivers. Research in Engineering Design, 25(1), 31-51. http://dx.doi.org/10.1007/s00163-013-0164-2. http://dx.doi.org/10.1007/s00163-013-016...
Heuristic Model -HM	... proporcionar uma abordagem sistemática para identificar os módulos de um produto a partir de um modelo funcional.	Stone et al. (2000aStone, R. B., Wood, K. L., & Crawford, R. H. (2000a). A heuristic method for identifying modules for product architectures. Design Studies, 21(1), 5-31. http://dx.doi.org/10.1016/S0142-694X(99)00003-4. http://dx.doi.org/10.1016/S0142-694X(99)... , bStone, R. B., Wood, K. L., & Crawford, R. H. (2000b). Using quantitative functional models to develop product architectures. Design Studies, 21(3), 239-260. http://dx.doi.org/10.1016/S0142-694X(99)00008-3. http://dx.doi.org/10.1016/S0142-694X(99)... ), Dahmus et al. (2001)Dahmus, J. B., Gonzales-Zugasti, J. P., & Otto, K. N. (2001). Modular product architecture. Design Studies, 22(5), 409-424. http://dx.doi.org/10.1016/S0142-694X(01)00004-7. http://dx.doi.org/10.1016/S0142-694X(01)... , Chandrasekaran et al. (2004)Chandrasekaran, B., Stone, R. B., & Mcadams, D. A. (2004). Developing design templates for product platform focused design. Journal of Engineering Design, 15(3), 209-228. http://dx.doi.org/10.1080/09544820410001647078. http://dx.doi.org/10.1080/09544820410001... , Stone et al. (2004)Stone, R. B., McAdams, D. A., & Kayyalethekkel, V. J. (2004). A product architecture-based conceptual DFA technique. Design Studies, 25(3), 301-325. http://dx.doi.org/10.1016/j.destud.2003.09.001. http://dx.doi.org/10.1016/j.destud.2003.... , Zha & Sriram (2006)Zha, X. F., & Sriram, R. D. (2006). Platform-based product design and development: a knowledge-intensive support approach. Knowledge-Based Systems, 19(7), 524-543. http://dx.doi.org/10.1016/j.knosys.2006.04.004. http://dx.doi.org/10.1016/j.knosys.2006.... , Zhuo et al. (2008)Zhuo, L., San, W. Y., & Seng, L. K. (2008). Integrated approach to modularize the conceptual product family architecture. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 36(1-2), 83-96. http://dx.doi.org/10.1007/s00170-006-0805-y. http://dx.doi.org/10.1007/s00170-006-080...
Design for Variety - DfV	... desenvolver uma arquitetura dissociada que requer menos esforços para o desenvolvimento de produtos futuros.	Martin & Ishii (2002)Martin, M. V., & Ishii, K. (2002). Design for variety: developing standardized and modularized product platform architectures. Research in Engineering Design, 13, 213-235. http://dx.doi.org/10.1007/s00163-002-0020-2. http://dx.doi.org/10.1007/s00163-002-002... , Simpson et al. (2012)Simpson, T. W., Bobuk, A., Slingerland, L. A., Brennan, S., Logan, D., & Reichard, K. (2012). From user requirements to commonality specifications: an integrated approach to product family design. Research in Engineering Design, 23(2), 14-153. http://dx.doi.org/10.1007/s00163-011-0119-4. http://dx.doi.org/10.1007/s00163-011-011...
House of modular Enhancement - HOME	...desenvolver um método de design modular para atender às questões relacionadas ao ciclo de vida ainda na fase de design.	Sand et al. (2002)Sand, J. C., Gu, P., & Watson, G. (2002). HOME: House Of Modular Enhancement— a tool for modular product redesign. Concurrent Engineering, Research and Applications, 10(2), 153-164. http://dx.doi.org/10.1177/1063293X02010002638. http://dx.doi.org/10.1177/1063293X020100...
Fuzzy Logic Based - FLB	...otimizar os atributos de performance dos módulos potenciais enquanto modulariza a arquitetura do produto ainda na fase de desenvolvimento de conceito.	Nepal et al. (2005)Nepal, B., Monplaisir, L., & Singh, N. (2005). Integrated fuzzy logic-based model for product modularization during concept development phase. International Journal of Production Economics, 96(2), 157-174. http://dx.doi.org/10.1016/j.ijpe.2004.03.010. http://dx.doi.org/10.1016/j.ijpe.2004.03...

	Decomposição	Integração	Avaliação
DSM Pimmler & Eppinger (1994)Pimmler, T. U., & Eppinger, S. D. (1994). Integration analysis of product decompositions. In Proceedings of the ASME Design Theory and Methodology Conference, Minneapolis, USA.	Decomposição do sistema em elementos	Documentação das interações entre elementos
	Decomposição do sistema em elementos	Agrupamento dos elementos em “chunks” de arquitetura e de equipe
MFD Ericsson & Erixon (1999)Ericsson, A., & Erixon, G. (1999). Controlling design variants: modular product platforms. Dearborn: ASME Press.	Definição dos requisitos do cliente	Geração de conceitos - matriz MIM	Avaliação dos conceitos
	Seleção das soluções técnicas	Geração de conceitos - matriz MIM	Aprimoramento dos módulos
Método Heurístico Stone et al. (2000a)Stone, R. B., Wood, K. L., & Crawford, R. H. (2000a). A heuristic method for identifying modules for product architectures. Design Studies, 21(1), 5-31. http://dx.doi.org/10.1016/S0142-694X(99)00003-4. http://dx.doi.org/10.1016/S0142-694X(99)...	Decomposição funcional	Aplicação de três heurísticas (fluxo dominante, fluxo ramificado e fluxo de conversão-transmissão)
DfV Martin & Ishii (2002)Martin, M. V., & Ishii, K. (2002). Design for variety: developing standardized and modularized product platform architectures. Research in Engineering Design, 13, 213-235. http://dx.doi.org/10.1007/s00163-002-0020-2. http://dx.doi.org/10.1007/s00163-002-002...	Geração do índice GVI e CI. Generational Variety Index - indicador da quantidade esperada de redesenho necessário para que um componente satisfaça as exigências do mercado no futuro. Coupling Index - indicador da força de acoplamento: quanto mais forte o acoplamento, maior a chance de a mudança em um componente requerer a mudança no outro.	Ordenar componentes
		Determinar onde modularizar (CI) e onde padronizar (GVI)
		Desenvolver arquitetura (componentes-funções/interfaces)
HOME Sand et al. (2002)Sand, J. C., Gu, P., & Watson, G. (2002). HOME: House Of Modular Enhancement— a tool for modular product redesign. Concurrent Engineering, Research and Applications, 10(2), 153-164. http://dx.doi.org/10.1177/1063293X02010002638. http://dx.doi.org/10.1177/1063293X020100...	Matriz de informação do design modular - ciclo de vida, arquitetura e requisitos funcionais	Matriz EMIM - Algoritmo de Agrupamento (MPA)	Análise do design modular
FLB Nepal et al. (2005)Nepal, B., Monplaisir, L., & Singh, N. (2005). Integrated fuzzy logic-based model for product modularization during concept development phase. International Journal of Production Economics, 96(2), 157-174. http://dx.doi.org/10.1016/j.ijpe.2004.03.010. http://dx.doi.org/10.1016/j.ijpe.2004.03...	Processo de aquisição do conhecimento (análise geral do produto - identificação das variáveis linguísticas...)	Inferência Fuzzy
		Modelo matemático baseado em algoritmo de tecnologia de grupo

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