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Figura 1© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
Lab. de Sistemas Computacionaispara Projeto e ManufaturaProf. Dr.-Ing. K. SchützerFEAU - UNIMEP
Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
Laboratório de Sistemas Computacionais para Projeto e Manufatura
Prof. Dr.-Ing. Klaus Schü[email protected]
MSc. Eng. Antonio Álvaro de Assis [email protected]
PAHL, G.; BEITZ, W. General Methods for Finding and Evaluating Solutions. In: Engineering design: a systematic approach. New York: Springer-Verlag. 1993. p. 71-117.
Figura 2© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
Lab. de Sistemas Computacionaispara Projeto e ManufaturaProf. Dr.-Ing. K. SchützerFEAU - UNIMEP
Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
Introdução
“A melhor maneira de ter uma boa idéia e ter muitas idéias.”
Linus Pauling
Seleção e Avaliação
Convencionais
Intuitivos
Dedutivos
Circuitos eletrônicos
Logística
Alocação de frota
Volume mínimo
Métodos EspecíficosMétodos Gerais
Figura 3© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
Lab. de Sistemas Computacionaispara Projeto e ManufaturaProf. Dr.-Ing. K. SchützerFEAU - UNIMEP
Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
(Do gr. méthodos, «id.», pelo lat. methòdu-, «id.»
programa que antecipadamente regulará uma seqüência de operações a executar, com vista a atingir certo resultado;
processo técnico de cálculo ou de experimentação;
maneira ordenada de fazer as coisas;
modo de proceder;
processo; feição; esforço para atingir um fim; sistema educativo ou conjunto de processos didáticos; obra que contém os princípios elementares de uma ciência ou arte; ordem; prudência; circunspeção;
[dicionário eletrônico Porto Editora]
Figura 4© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
Lab. de Sistemas Computacionaispara Projeto e ManufaturaProf. Dr.-Ing. K. SchützerFEAU - UNIMEP
Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
Busca na Literatura
Análise de Sistemas Naturais
Análise de Sistemas Técnicos Existentes
Analogias
Medições e Testes em Modelos
Métodos Convencionais
Figura 5© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
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Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
A organização destas buscas pode gerar um banco de dados para reutilizações futuras.
Livros
Artigos
Patentes
Catálogos
Busca na Literatura
Figura 6© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
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Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
Análise de Sistemas Naturais(Biônica)
Figura 7© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
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Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
Obs. Pode trazer consigo a falta de idéias inovadoras.
Produtos ou métodos de produção dos concorrentes
Produtos antigos e métodos de produção próprios
Produtos similares
Análise de Sistemas Técnicos Existentes
Figura 8© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
Lab. de Sistemas Computacionaispara Projeto e ManufaturaProf. Dr.-Ing. K. SchützerFEAU - UNIMEP
Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
Substituição do problema por outro análogo.
Medições e Testes em Modelos
Produtos ou métodos de produção dos concorrentes
Técnicas de Modelamento
Sub-funções
Melhoramentos
Analogias
Figura 9© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
Lab. de Sistemas Computacionaispara Projeto e ManufaturaProf. Dr.-Ing. K. SchützerFEAU - UNIMEP
Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
Tempestade Mental
635
Galeria
Delfos
Cinética
Combinações
Métodos Intuitivos
Figura 10© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
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Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
Tempestade Mental (Brainstorming)
a) Composição do grupo
b) Liderança do grupo
c) Procedimento
d) Avaliação
5 a 15 pessoas;
Não só especialistas;
Sem hierarquia.
Convidar, compor, controlar tempo e avaliar.
Expor o problema, e a duração da sessão.
Iniciar com propostas absurdas ou exemplos.
Encorajar novas idéias.
Evitar qualquer crítica.
Eliminar inibições.
É proibido: “Não pode ser feito” “Isto já foi tentado” etc.
Duração de 30 a 45 minutos
Os resultados são avaliados por especialistas.
O resultado final deve ser revisto por todo o grupo.
Figura 11© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
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Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
AplicaçãoNenhuma solução parcial existe;
O processo físico ainda não foi identificado;
Já se esgotaram outras soluções;
É preciso uma mudança radical.
Tempestade Mental
Figura 12© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
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Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
635
6 participantes
3 soluções
5 rodadas
[Marques]
[Marques]
Figura 13© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
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Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
Galeria
Apresentação do problema
Criação individual
Exposição
Revisão, classificação, finalização
Introdução
Geração de Idéias
Associação
Seleção
Vantagens:
Sem discussões desnecessárias
Troca de Informações;
Identificação de contribuições individuais
Documentação
Figura 14© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
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DelfosOpiniões por escrito de especialistas da área.
1. Quais pontos de partida você sugere para resolver o problema ?
2. Acrescente pontos de partida à lista apresentada.
3. Veja, na lista de sugestões, quais você considera praticáveis.
Aplicação: estudos fundamentais de longo prazo.
Figura 15© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
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Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
CinéticaApresentação do problema
Análise do problema
Compreensão
Exclusão de hipóteses
Análise de analogias
Comparação das analogias
Desenvolvimento de uma nova idéia
Desenvolvimento de uma possível solução
Figura 16© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
Lab. de Sistemas Computacionaispara Projeto e ManufaturaProf. Dr.-Ing. K. SchützerFEAU - UNIMEP
Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
Cinética
Como a analogia do guarda-chuva pode ser usada ? (a)
R. Furando a pedra, passando o guarda-chuva e abrindo (b).
R. Passando um tubo e enchendo um balão. (c).
R. Passando um tubo ao lado e enchendo um balão (d).
R. Adicionando um segundo balão como guia, enchendo de gel (e, f)
Figura 17© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
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Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
Combinação de Métodos
Em uma sessão de “brainstorming” pode-se introduzir um procedimento de cinética, para gerar um novo fluxo de idéias.
Uma nova idéia ou analogia pode mudar radicalmente o enfoque do grupo;
Um resumo do que já foi feito pode levar a novas idéias;
O uso dos métodos de negação, reavaliação e passos contínuos podem enriquecer e ampliar o conjunto de idéias.
Figura 18© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
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Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
Métodos Dedutivos
Estudo Sistemático de um Processo Físico
Busca Sistemática com Ajuda de Mapas de Classificação
Manuais de Projeto
Figura 19© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
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Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
Estudo Sistemático de um Processo Físico
Dl
7
6
Dr4
3
DV.
1
2
4
5
Dp
η ~ Δp
η ~ r4
η ~ l
η ~ V
η ~ Δp . r4 / ( V . l )
Figura 20© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
Lab. de Sistemas Computacionaispara Projeto e ManufaturaProf. Dr.-Ing. K. SchützerFEAU - UNIMEP
Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
Busca Sistemática com ajuda de Mapas de ClassificaçãoCritério de Classificação para colunasCritério de Classificação para linhas C1 C2 C3 C4 ...
R1R2R3R4...
(a)
Numeração SequencialCritério de Classificação para linhas 1 2 3 4 5 6 ...
R1R2R3R4...
Parâmetros para as colunas
Parâmetros para as linhas
Parâmetros para as linhas
C1111 C1112 C1121 C1122 C1211 ...R1111R1112R1113R1121R1122R1123R1131
C121 C122
R121
R122
C2C21
C211
R111
C1C11 C12
C111 C112
R1
R2
R211
R212
R11
R12
R21
R112
R113
Propostas entram nas linhas
Análise das propostas
Classificação
Abrangentes
Soluções mais promissores para análise futura
Complexidade e reutilização
Figura 21© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
Lab. de Sistemas Computacionaispara Projeto e ManufaturaProf. Dr.-Ing. K. SchützerFEAU - UNIMEP
Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
Manuais de Projeto
Quantidade
Tipo
Forma
Posição
Tamanho
3 4 5 6Variante
Característica 1 2
Acesso rápido ao problema
Amplo conjunto de soluções
Aplicações independentes
Utilização de métodos computacionais Variações para conexão
eixo-cubo
Figura 22© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
Lab. de Sistemas Computacionaispara Projeto e ManufaturaProf. Dr.-Ing. K. SchützerFEAU - UNIMEP
Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
Combinações
Combinação Sistemática
Combinação com Auxílio de Métodos Matemáticos
1 F1 S11 S12 S1j S1m2 F2 S21 S22 S2j S2m... ... ... ... ... ...i Fi Si1 Si2 Sij Sim
... ... ... ... ... ...n Fn Sn1 Sn2 Snj Snm
... mSoluções
Soluções Parciais 1 2 ... j
2 1
Figura 23© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
Lab. de Sistemas Computacionaispara Projeto e ManufaturaProf. Dr.-Ing. K. SchützerFEAU - UNIMEP
Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
Combinações
Só combinar soluções compatíveis
Só prosseguir com boas combinações
Concentrar nas melhores combinações
Exemplo de combinaçõesMotor Elétrico Solenóide Espiral bimetálica em
água quentePistão Hidráulico
1 2 3 4
Four-bar linkage ASe A puder rotacionar movimento lento sim
conexão por alavanca adicional, mas só para pistões
com baixas velocidades
Corrente / Engrenagem B simmovimento lento,
somente através de elementos adicionais
parte da engrenagem adequada,
dependendo do ângulo de rotação
com cremalheira, mas só para pistões com baixas velocidades
Maltese drive C sim, verif icar cargas de choque
veja B2sim (quando o ângulo
de rotação é pequeno)
alavanca com guia, mas só para pistões
com baixas velocidades
Embreagem de fricção D sim veja B2
grandes forças por causa do torque em pequenas rotações,
posicionamento impreciso
veja D3
muito difícil de aplicar (não prosseguir)só aplicável sob
condições específ icas
Mudança de Energia
Variação de energia mecância
Figura 24© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
Lab. de Sistemas Computacionaispara Projeto e ManufaturaProf. Dr.-Ing. K. SchützerFEAU - UNIMEP
Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
Seleção e Avaliação das Soluções 1. Seleção das Soluções
2. Avaliação das Soluçõesa. Princípios Básicos
b. Identificação dos Critérios
c. Ponderação dos Critérios
d. Compilação dos Critérios
e. Atribuição de Valores
f. Determinação do Valor Global
g. Comparação entre Soluções
h. Avaliação das Incertezas
i. Análise dos Pontos Fracos
Figura 25© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
Lab. de Sistemas Computacionaispara Projeto e ManufaturaProf. Dr.-Ing. K. SchützerFEAU - UNIMEP
Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
Seleção das Soluções
Critérios de Aceitação:São compatíveis com o trabalho como um todo
Preenchem as necessidades listadas
São executáveis
Tem a expectativa de ter custos permitidos.
Critérios de ClassificaçãoSegurança, ergonomia, etc.
Característica da Instituição
Figura 26© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
Lab. de Sistemas Computacionaispara Projeto e ManufaturaProf. Dr.-Ing. K. SchützerFEAU - UNIMEP
Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
Procedimentos Apresentados
Custo-benefício Guideline VDI 2225
Princípios básicos
Não ser baseada em aspectos pessoais
Definir requisitos específicos
Definir restrições gerais
Figura 27© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
Lab. de Sistemas Computacionaispara Projeto e ManufaturaProf. Dr.-Ing. K. SchützerFEAU - UNIMEP
Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
Identificação dos Critérios de Avaliação
Conjunto de Objetivos Critérios de Avaliação
Ter uma formulação positiva:
baixo ruídoalta eficiência
baixa manutenção
nível sonoroperdas
manutenção
Figura 28© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
Lab. de Sistemas Computacionaispara Projeto e ManufaturaProf. Dr.-Ing. K. SchützerFEAU - UNIMEP
Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
O1
O11 O12
O111 O112 O121 O122 O123
1
3
2
Nív
el
Área
O2
O21 O22
O211 O212 O221
ex.: eficiênciaeconômicado motor
baixoconsumo
baixocusto demanutenção
baixoconsumode comb.
baixoconsumode óleo
Identificação dos Critérios de Avaliação
Árvore de Objetivos Critérios de Avaliação
Figura 29© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
Lab. de Sistemas Computacionaispara Projeto e ManufaturaProf. Dr.-Ing. K. SchützerFEAU - UNIMEP
Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
Ponderação dos CritériosO1
1.0 1.0
O12
0,25 0,25
O122
0,33 0,08
O1221
0,5 0,04
O1222
0,5 0,04
O123
0,33 0,08
O121
0,34 0,09
O112
0,33 0,16
O111
0,67 0,34
O11
0,5 0,5
O13
0,25 0,25
O1111
0,25 0,09
O1112
0,75 0,25
0,25 + 0,25 + 0,16 + 0,09 + 0,04 + 0,04+0,08 + 0,25 = Wj = 1.0
1
2
3
4
Nível
Eliminar critérios ínfimos
A soma dos critérios deve ser igual a 1 (ou 100)
Figura 30© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
Lab. de Sistemas Computacionaispara Projeto e ManufaturaProf. Dr.-Ing. K. SchützerFEAU - UNIMEP
Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
Compilação das Avaliações
Item Wl Unidade Grandeza PesoValor
ponde-rado
Grandeza PesoValor
ponde-rado
Grandeza PesoValor
ponde-rado
Grandeza PesoValor
ponde-rado
1Baixo consumo de
combustível0,3
Consumo de combustível
g/kWh 240 300 m1j m1m
2 Construção leve 0,2 Massa/potência kg/kW 1,7 2,7 m2j m2m
3 Produção simples 0,1Simplicidade dos
componentes- baixo média m3j m3m
4 Longa vida útil 0,2 Vida útil km 80000 150000 m4j m4m
... ... ... ... ... ... ...
i wi mi1 mi2 mij mim
... ... ... ... ... ... ...
n wn mn1 mn2 mnj mnm
Σ
Variante Vj Variante VmCritério de Avaliação Parâmetros Objetivos Variante V1 Variante V2
Montagem da tabela para inserção das avaliações
Figura 31© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
Lab. de Sistemas Computacionaispara Projeto e ManufaturaProf. Dr.-Ing. K. SchützerFEAU - UNIMEP
Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
Atribuições de Valores
Pontos Significado Pontos Significado0 Absolutamente inútil1 Muito inadequado2 Fraco3 Tolerável4 Adequado5 Satisfatório6 Bom com melhorias7 Bom8 Muito bom9 Acima do esperado
10 Ideal
Tolerável
Adequado
Bom
Muito bom (ideal)
1
2
3
4
Escala de ValoresGuideline VDI 2225Análise de Custo-benefício
0 Insatisfatório
Custo-benefício VDI 2225
Consumo de
Combustível
Massa/potência Simplicidade Vida útil
Pontos Pontos g/kWh kg/kW - km0 400 3,5 20 x 103
1 380 3,3 302 360 3,1 403 340 2,9 604 320 2,7 805 300 2,5 1006 280 2,3 1207 260 2,1 1408 240 1,9 2009 220 1,7 300
10 200 1,5 500 x 103
2
3
4
muito complicado
complicado
média
simples
muito simples
Escala de Valores Grandezas dos Parâmetros
0
1
y = a x
x
y
y = 1 - a x
x
y
y = 1 - exp(-x /a )
x
y
y = exp ( -x / a )
x
y
Função-valor
Os valores são expressos em pontos
Escolher o valor máximo
Escolher o valor mínimo
Definir o comportamento do parâmetro
Figura 32© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
Lab. de Sistemas Computacionaispara Projeto e ManufaturaProf. Dr.-Ing. K. SchützerFEAU - UNIMEP
Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
Determinação do Valor Global... ...
Item Wl Unidade Grandeza PesoValor
ponde-rado
Grandeza PesoValor
ponde-rado
Grandeza PesoValor
ponde-rado
Grandeza PesoValor
ponde-rado
1Baixo
consumo de combustível
0,3Consumo de combustível g/kWh 240 8 2,4 300 5 1,5 m1j v1j wv1j m1m v1m wv1m
2 Construção leve
0,2 Massa/potência kg/kW 1,7 9 1,35 2,7 4 0,6 m2j v2j wv2j m2m v2m wv2m
3 Produção simples
0,1Simplicidade
dos componentes
- baixo 2 0,2 média 5 0,5 m3j v3j wv3j m3m v3m wv3m
4 Longa vida útil
0,2 Vida útil km 80000 0,8 0,8 150000 7 1,4 m4j v4j wv4j m4m v4m wv4m
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...i wi mi1 vi1 wvi1 mi2 vi2 wvi2 mij vij wvij mim vim wvim... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...n wn mn1 vn1 wvn1 mn2 vn2 wvn2 mnj vnj wvnj mnm vnm wvnm
Σ OV1 R1
OWV1 WR1
OV2 R2
OWV2 WR2
OVj Rj
OWVj Rj
OVm Rm
OWVm Rm
Variante Vj Variante VmCritério de Avaliação Parâmetros Objetivos Variante V1 Variante V2
Sem pesoOvi = Σ(i=1;n) vij
Com pesoOWVi = Σ(i=1;n) wi x vij = Σ (i=1;n) wvij
Figura 33© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
Lab. de Sistemas Computacionaispara Projeto e ManufaturaProf. Dr.-Ing. K. SchützerFEAU - UNIMEP
Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
Comparação entre Variantes
Determinação do valor global
Determinação de uma classificação
Avaliação aproximada
Figura 34© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
Lab. de Sistemas Computacionaispara Projeto e ManufaturaProf. Dr.-Ing. K. SchützerFEAU - UNIMEP
Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
Comparação entre Variantes - Classificação
Separar a avaliação técnica da avaliação econômica
Montagem do diagrama-S
C l a s s i f i c a ç ão
0, 0
0, 2
0, 4
0, 6
0, 8
1, 0
0, 0 0, 2 0, 4 0, 6 0, 8 1, 0
T é c n i c a
D i a g r a m a d e C l a s s i f i c a ç ão
0
0, 1
0, 2
0, 3
0, 4
0, 5
0, 6
0, 7
0, 8
0, 9
1
0 0, 1 0, 2 0, 3 0, 4 0, 5 0, 6 0, 7 0, 8 0, 9 1
T é c n i c a R t
R = (Rt + Re)/2 R = (Rt * Re)
Figura 35© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
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Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
Comparação entre Variantes - Aproximada
1 2 3 4 5 6 7
1 - 1 0 1 0 1 02 0 - 0 1 0 0 03 1 1 - 1 0 1 04 0 0 0 - 0 0 05 1 1 1 1 - 1 16 0 1 0 1 0 - 07 1 1 1 1 0 1 -
Soma: 3 5 2 6 0 4 1
Ordem: 4 2 5 1 7 3 5
1->melhor que0->pior que
Variante
Em
com
para
ção
com
a v
aria
nteComparação das Variantes
uma a uma
Figura 36© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
Lab. de Sistemas Computacionaispara Projeto e ManufaturaProf. Dr.-Ing. K. SchützerFEAU - UNIMEP
Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
Análise dos Pontos Fracos
É nos pontos fracos que a melhoria pode realizar
Utilização de um gráfico de perfis
Ajuda na escolha de variantes com mesmo valor global
Figura 37© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
Lab. de Sistemas Computacionaispara Projeto e ManufaturaProf. Dr.-Ing. K. SchützerFEAU - UNIMEP
Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
Avaliação das Incertezas
Erros Subjetivoscomportamentos parciaiscritérios de avaliação não aplicáveis a todas soluçõesavaliação da proposta, não do parâmetrointerdependência dos parâmetrosescolha de funções-valor inadequadascritério de avaliação imperfeito
Erro inerente ao processo
avaliação subjetiva
Figura 38© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
Lab. de Sistemas Computacionaispara Projeto e ManufaturaProf. Dr.-Ing. K. SchützerFEAU - UNIMEP
Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
Conclusões
Um problema se resolve com método
Existem vários métodos para se resolver um problema
Existem várias soluções para um problema
A escolha de uma solução se faz com método
Figura 39© SCPM ’06 BuscaSolucoes A. Moura
Lab. de Sistemas Computacionaispara Projeto e ManufaturaProf. Dr.-Ing. K. SchützerFEAU - UNIMEP
Métodos Gerais para Encontrar e Avaliar Soluções
########################################################### Antonio Álvaro de Assis Moura ############################################################## Lab. for Computer Application in Design and Manufacturing ###### Methodist University of Piracicaba ###### Rod. Sta. Barbara - Iracemapolis, Km 1 ###### 13450-000 Santa Barbara d'Oeste, SP - Brazil ###### Tel. +55 19 31241792 or 31241810-- Fax +55 19 3124-1788 ###### e-mail: [email protected] ### ### Internet http://www.unimep.br/feau/scpm ###########################################################
Fim