Desenvolva melhor um negócio com projeto de produto sustentável

Por Eryn Devola, vice-presidente de sustentabilidade da Siemens Digital Industries

Salvador, 22/11/2022 – O design sempre foi um equilíbrio entre desempenho, custo e qualidade. Mas essas métricas não levam em consideração o impacto ambiental total e vitalício de um produto. A sustentabilidade deve ser incluída para garantir que cada impacto seja abordado até mesmo nos sistemas mais complexos. A única solução eficaz é avaliar no início do projeto, pois quase 80% do impacto ambiental da vida útil de um produto é determinado durante essa fase, na análise de quais materiais serão usados, como será fabricado, eficiência energética e o que sobra dele depois de sua vida útil. A solução para esses problemas é adotar a sustentabilidade como uma métrica adicional dos negócios e usar a digitalização para estar à frente da concorrência.

O projeto de produtos sustentáveis exige uma compreensão antecipada dos impactos ambientais, incluindo informações sobre o material do produto e o uso de energia, os impactos ambientais do processo de fabricação e o consumo esperado de recursos. O projetista deve levar em conta fornecedores, distribuidores e provedores de serviços de logística, equilibrando metas de sustentabilidade, lucratividade, desempenho e qualidade. Dados e digitalização são fundamentais em uma abordagem abrangente de design, usando a inteligência coletiva da empresa digital. Para isso, é necessário reimaginar o projeto do produto e construí-lo usando uma abordagem de sistema, ecossistemas industriais conectados e indicadores de sustentabilidade.

Comece com projeto de design de sistemas

Um sistema pode ser tão específico quanto uma característica do circuito integrado em um dispositivo eletrônico ou tão extenso quanto o ambiente em que o produto será usado. A maioria dos produtos modernos não pode ser descrita como um sistema único devido às várias disciplinas de engenharia necessárias para o desenvolvimento. Em vez disso, esses produtos são considerados um sistema de sistemas. A coordenação de diversas disciplinas ao trabalhar em um projeto requer simulação antecipada e frequente para otimizar cada um dos sistemas e depois equilibrar a forma como interagem.

Esta simulação robusta é possibilitada pelo gêmeo digital integrado ao produto. Por exemplo, em uma hélice marítima, aumentar a velocidade da pá pode melhorar a eficiência hidrodinâmica, mas depende do motor e de cada sistema intermediário para fornecer energia suficiente e permanecer dentro das especificações de emissões de carbono em vigor. Essas otimizações multidisciplinares são cada vez mais rápidas e exigem menos recursos para encontrar a melhor solução.

Também há valor em simular a produção para obter informações sobre como o produto é produzido, os custos de logística, vida útil e como ele se encaixa em economias circulares. A exploração inicial fornece um espaço de projeto definido de forma mais inteligente e o vincula ao que é viável, lucrativo e sustentável para o negócio. Os requisitos e as avaliações devem ser perfeitamente integrados desde o início para tomar decisões acertadas. Um material pode ser escolhido em comparação a outro devido à relação superior entre resistência e peso para o desempenho do produto. Um material pode não ser escolhido devido ao custo estimado de emissão de CO2 da extração em relação à reciclabilidade de outro e os componentes podem ser projetados para um processo de fabricação específico, como por exemplo a impressão 3D, para minimizar o desperdício.

Continue com um ecossistema industrial conectado

Tomar as decisões certas de sustentabilidade durante a fase de design envolve o acesso à coleta mais precisa e ampla de dados para criar um gêmeo digital verdadeiramente abrangente, que inclui a rede mais ampla de fornecedores, operações de logística e infraestrutura de energia. Essa abordagem fornece a inteligência coletiva necessária para tomar decisões melhores e, enquanto o seu gêmeo digital recebe dados coletados de simulação, fabricação e cadeia de valor, ele se torna uma representação cada vez mais precisa do mundo real.

O ecossistema de comunicação deve abranger toda a cadeia de valor e ser estabelecido desde o início — coordenando ações e troca de dados com fornecedores, distribuidores e outros parceiros. Com isso, os projetistas têm acesso direto a informações sobre materiais e subsistemas contratados. Simultaneamente, um sistema robusto de gerenciamento do ciclo de vida do produto, baseado na digitalização, une todo o trabalho de engenharia para criar os produtos complexos de hoje, sem deixar de considerar os recursos disponíveis da empresa. A integração desses processos em silos ajuda a trazer um produto melhor, mais sustentável ao mercado e com mais rapidez.

Um ecossistema de projeto industrial bem conectado também fornece ciclos de feedback entre o projeto e a cadeia de valor. Projetistas mecânicos podem ter solicitado e projetado um produto usando uma liga de alumínio nas interações iniciais do projeto, mas o fornecedor descobre uma liga ligeiramente diferente com propriedades comparáveis, mas com melhor viabilidade de impressão na infraestrutura atual. Se a decisão de negócios é mudar a liga ou contratar um fabricante diferente que possa imprimir de forma confiável na liga inicial, esse novo ponto de dados é adicionado à inteligência coletiva para futuras iterações.

As decisões do fornecedor podem ter impactos consideráveis na sustentabilidade de um produto. Um fornecedor pode usar eletricidade renovável devido à sua proximidade com fontes de energia eólica, solar ou outras fontes de energia sustentável. Outro fornecedor pode estar mais próximo geograficamente do restante da fabricação, o que limita as emissões, devido ao transporte e à logística. Esses tipos de métricas são essenciais para tornar os produtos mais sustentáveis em toda a cadeia de valor.

As colaborações podem se estender ainda mais na cadeia de valor até o fim da vida útil de um produto, trabalhando rumo à circularidade. A escolha de um material mais forte significa que pode ser reutilizado. Um componente mais forte também pode ser mais difícil de fabricar, exigindo processos energéticos mais intensivos. O volume e a variabilidade dessas decisões é o motivo pelo qual a digitalização e a simulação são tão importantes para o projeto ser sustentável — decisões mais simples podem ser automatizadas e as complexas são infundidas com mais inteligência.

Otimize ainda mais o projeto com abrangentes indicadores de sustentabilidade

Por fim, é importante revisitar e avaliar as decisões em cada estágio do ciclo de vida do produto. Os indicadores de sustentabilidade devem ser integrados ao gêmeo digital desde o início para garantir visibilidade contínua das metas de sustentabilidade além de outros requisitos. Isso pode exigir a inclusão de sensores físicos que coletam dados das condições ambientais e de diagnóstico por meio de fabricação, entrega e uso, além de pegadas de carbono e custos de materiais. Com um conjunto de dados maior, também é possível incluir sensores virtuais que contam com os modelos criados no gêmeo digital.

Os sensores físicos alimentam os modelos de simulação, fornecendo uma compreensão mais clara das decisões no início do projeto, enquanto os sensores e modelos virtuais interpolam e extrapolam indicadores de sustentabilidade de sistemas complexos. Esses indicadores permitem a otimização de circuito fechado entre projeto, fabricação e uso.

Pronto para o seu próximo projeto sustentável

O projeto sustentável se refere a decisões intencionais baseadas na inteligência coletiva do projeto, fabricação e operação de um produto em toda a cadeia de valor. Permite a entrega de um produto com a menor quantidade de recursos, sejam eles materiais, energéticos ou outros. Isso requer uma abordagem de sistema de sistemas para criar um gêmeo digital abrangente que considere com precisão as várias disciplinas necessárias para criar um produto complexo. Ele também precisa ser baseado em um ecossistema de projeto industrial que facilite o fluxo de dados cruciais em tempo real em toda a empresa e com fornecedores externos.
E os indicadores de sustentabilidade holísticos devem ser incluídos para garantir que as decisões sejam bem-fundamentadas para atender às metas de sustentabilidade e com outras metas de negócios. Produtos sustentáveis começam com projetos sustentáveis, criados com intenção.

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