Flexibilidade no Planejamento de Engenharia

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Flexibilidade no Planejamento de Engenharia

• Semana da Engenharia de Produção 2014

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Apresentado por

• Rodrigo da Matta
• Graduado em Tecnologia do Petróleo e Gás
• (Universidade Salgado de Oliveira)
• Bacharel em Engenharia de Produção
• (Universidade Salgado de Oliveira)
• Mestre em Engenharia Civil
• (Universidade Federal de Pernambuco)

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Roteiro

• Desafio
• Sistemas de Engenharia
• Falha da Média
• Flexibilidade
• Procedimento analítico
• Estudo de caso
• Conclusão

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Desafio

• Os dias em que os problemas de engenharia eram
• analisados com base apenas nas leis de Newton,
• equações de Maxwell e princípios da química,
  estão
• contados.
• Grandes desafios foram colocados onde requisitos
• imprescindíveis como sustentabilidade, saúde e
• segurança não podem mais ser alcançados sem uma
• análise multidisciplinar.
• Charles M.Vest
• Presidente da National Academy of Engineering
  (EUA)

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Evolução dos sistemas
Fonte de Weck Roos Magee (2011)
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Nova disciplina

• Engenharia de Grandes Sistemas
• Alto grau de complexidade
• Longos períodos de operação
• 20 a 50 anos
• Elementos tecno-sociais e dinâmicos
• Papel importante na sociedade
• água, energia, transporte, saúde
• Decisões cruciais definidas na fase de
  planejamento

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Sistemas de Engenharia

• Abordagem tradicional
• As empresas conhecem suas necessidades
• novas necessidades surgem
• Assumem tais necessidades como fixas
• perda de valor com a falta de mudança devido
  a novos requisitos e regulamentos
• Produto ou instalação pode ser planejado como um
  todo, podendo ser fabricado e ativado em apenas
  uma fase
• não acontece com frequência
• Apenas um design planejado por vez
• tendência às famílias de produto
• O sistema irá operar num ambiente estável
• improvável

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Sistemas de Engenharia

• Abordagem tradicional
• Tem sido bem sucedida
• Entretanto, pode-se fazer melhor
• Devemos nos livrar da prática de presunções
• não são realistas
• A realidade é que
• Os sistemas enfrentam incertezas
• Há riscos envolvidos
• Precisa-se lidar com isso

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Falha da Média

• Termo proposto por Savage (2009)
• Trocadilho
• Falha equívoco, erro
• Média regra do valor médio
• Consiste na presunção que a avaliação baseada nas
  condições médias ou mais prováveis dará as
  respostas corretas
• quase nunca

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Falha da Média

• Literalmente
• A média de todos os possíveis resultados
• associados a parâmetros incertos
• não é igual
• exceto se o sistema for linear
• ao valor obtido a partir dos valores médios
• destes mesmos parâmetros

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Falha da Média

• Matematicamente

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Falha da Média

• Graficamente

Fonte Lin (2008)
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Falha da Média

• Exemplo
• Dado e
  
• Então e

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Falha da Média

Fonte Savage (2009)
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Falha da Média

• Exemplo
• Verão 2003 rede de restaurantes Red Lobster (EUA)
  lança promoção Carangueijo Sem Fim
• Pouco tempo depois seu presidente foi
  substituido
• Na planilha de custos foram utilizados a média do
  número de clientes que pediriam a promoção, do
  número de idas ao buffet e o preço médio da
  matéria prima
• O lucro estimado pela média da demanda, número de
  idas ao buffet e preço da matéria prima foi maior
  que o lucro médio.

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Falha da Média

• Consequências práticas
• Sistemas de engenharia não respondem linearmente
• Ao não ser que se trabalhe com distribuição de
  resultados, obtém-se a resposta errada e um mau
  planejamento
• Planejamento baseado numa descrição realista
  difere do planejamento derivado da média (único
  número) dos parâmetros
• Isto deve-se ao fato de que os ganhos quando as
  coisas vão bem não contrapõem as perdas quando as
  coisas vão mal.

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Nova abordagem

• Flexibilidade no planejamento
• Reconhece a existência de incertezas
• Analisa os possíveis resultados dos planeja-
  mentos
• Reduz os riscos
• Maximiza as oportunidades
• Aumenta o valor esperado

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Flexibilidade

• Conceito
• Reconhece a incerteza sobre o futuro
• economia, tecnologia e políticas
• Cria sistemas facilmente adaptáveis a cenários
  realistas
• diferentemente da abordagem tradicional
• Abordagem tradicional leva à instalações e
  operações mal planejadas para as condições reais
  (ineficiência)

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Flexibilidade

• Aumento do valor esperado
• Sistemas com flexibilidade para se adaptar a
  novas condições
• Evita-se os riscos futuros
• sistema menor, mas expansível (se
  necessário)
• Lucra-se com novas oportunidades
• Redução do custo inicial de capital (CapEx)
• início mais enxuto
• custos adiados por muitos anos (ou até
  evitados)

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Flexibilidade

• Exemplo Incorporação da sede da HCSC
• Arquitetos e desenvolvedores reconhecem a
  incerteza do cliente quanto ao espaço necessário
• Há ainda a incerteza sobre o código de obras e
  ocupação do solo no futuro
• Flexibilidade vertical identificada como viável
• 30 andares inicialmente com flexibilidade de
  expansão para mais 27
• Estrutura planejada com aço extra, vãos para
  elevadores, preparação elétrica, hidráulica etc.
• Expansão efetivada 10 anos após inauguração.

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Flexibilidade

• Exemplo Incorporação da sede da HCSC

Fonte de Neufville Scholtes (2011)
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Flexibilidade

• Exemplo Planta manufatureira automotiva
• Modelo PT Cruiser da Daimler Chrysler baseado no
  Chrysler Neon foi um sucesso de vendas entre os
  anos 2000/2001
• A demanda excedeu facilmente a capacidade da
  planta onde era montado (México)
• Entretanto, não foi possível para a montadora
  alterar a linha de montagem de sua fábrica em
  Belvidere (EUA) que fabricava o Neon e possuía
  capacidade ociosa
• Desenvolvedores negligenciaram em fazer (ou
  permitir reconfiguração) a câmara de pintura alta
  o suficiente para acomodar o PT Cruiser
• Falta de flexibilidade fez a companhia perder
  cerca de US480 milhões em vendas.

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Flexibilidade

• Exemplo Planta manufatureira automotiva

Chrysler Neon
PT Cruiser
Fonte Google Images (2014)
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Flexibilidade

• Procedimento analítico
• Reconhecimento e quantificação das incertezas
• Simulação do desempenho para uma distribuição de
  cenários
• Avaliação
• de preferência multidimensional
• Implementação
• requer planejamento

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Procedimento analítico

• 1. Reconhecimento das incertezas
• Melhores estimativas de tendências e
  procedimentos
• histórico, nível de erro, desvio padrão
• Consideração e avaliação de cenários importantes,
  possíveis e sem precedência
• novas políticas, mudança da tecnologia,
  novos competidores

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Procedimento analítico

• 2. Análise de cenários - desafios
• Grande número de possibilidades
• Pontos de decisão onde a gerência pode exercer a
  flexibilidade
• Otimização estocástica não é viável para antever
  o futuro

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Procedimento analítico

• 2. Análise de cenários - processo
• Desenvolvimento de modelos de seleção
• média fidelidade, baixo custo computacional
• Simulação do desempenho do sistema sob uma
  distribuição de cenários
• centenas (ou milhares) de amostras
• Identificação de aspectos candidatos a
  flexibilidade para posterior análise detalhada

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Procedimento analítico

• 3. Avaliação
• Resultados na forma de distribuição
• Deverá ser multidimensional
• Métricas úteis
• valor esperado, P10, P90, desvio padrão,
  CapEx

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Procedimento analítico

• 4. Implementação
• Alguns obstáculos podem surgir
• Dificuldade de monitorar o ambiente para
  identificar as condições em que se deve optar
  pelo uso da flexibilidade
• Perda do conhecimento de existência da opção
  flexível
• Partes interessadas (stakeholders) podem impedir
  a mudança
• Necessita planejamento
• por parte dos desenvolvedores e gerentes

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Estudo de caso

Fonte Adaptado de Google (2014)
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Estudo de caso

• Detalhes
• Abordagem tradicional utilizada
• otimização pelos valores médios dos
  parâmetros
• Planejamento escolhido FPSO
• grande capacidade (173 Mbbl óleo /d)
• Incertezas identificadas
• Preço de venda do óleo
• Taxa inicial de produção por poço
• Reserva (por poço)

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Estudo de caso

Fonte Kable Intelligence (2014)
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Estudo de caso

Fonte Jahn et al.(2012)
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Estudo de caso

Fonte EIA (2014)
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Estudo de caso

Fonte Lin (2009)
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Estudo de caso

• Estratégia flexível
• Instalações com 7/9 da capacidade original
• CapEx e tempo de construção menores
• Regra de decisão
• Vantagem comparada ao planejamento tradicional
  baseado na média ou no mais provável
• menos exposição a perdas

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Estudo de caso

Fonte da Matta (2014)
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Estudo de caso

Econométrica Base Flexível Escolha VDF (MM USD) Melhora
Capac.Inicial (ÓLEO) 173,0 Mbbl/d 134,6 Mbbl/d n/a n/a n/a
EVPL (MM USD) 1.080,2 1.242,4 Flexível 162,4 15,0
P10 ou VAR -28,6 121,0 Flexível 149,6 523,1
P90 ou VAG 2.126,5 1.889,9 Base 0 0
Desvio Padrão (s) 799,4 714,2 Flexível 85,2 10,7
CapExi (MM USD) 869,0 765,0 Flexível 104,0 12,0
Fonte da Matta (2014)
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Conclusão

• Flexibilidade mitiga os riscos
• melhora de 523,1 caso os piores cenários
  ocorram
• Melhorou a EVPL em 15
• Diminuiu o CapEx inicial em 12
• Tempo necessário para aceitação
• novo paradigma
• Oportunidade

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Referências

• EIA - U.S. Energy Information Administration
  Annual Energy Outlook 2014 Early Release.
  Washington, 2014. 18 p. Disponível em
  lthttp//www.eia.gov/forecasts/aeo/ergt. Acesso em
  16 jun 2014.
• DA MATTA, R.A.M.A. Estratégias Flexíveis nos
  Sistemas de Exploração e Produção de Petróleo.
  2014. 99p. Dissertação (Mestrado em Engenharia
  Civil) Universidade Federal de Pernambuco,
  Recife, 2014.
• DE NEUFVILLE, R. SCHOLTES,S. Flexibility in
  Engineering Design. Cambridge MIT Press, 2011.
  312 p.
• DE WECK,O. ROOS,D. MAGEE,C. Engineering
  Systems Meeting Human Needs in a Complex
  Technological World. Cambridge MIT Press, 2011.
  232 p.
• GOOGLE INC. Google Earth. Disponível em
  lthttp//www.google.com/earth/gt. Acesso em 22 fev
  2014.
• JAHN,F.COOK,M.GRAHAM,M.FERREIRA,D. Introdução
  à Exploração e Produção de Hidrocarbonetos.
  Tradução de Luciano C.de Oliveira. São Paulo
  Elsevier, 2012.520 p.
• KABLE INTELLIGENCE LTD. Offshore Technology.
  Disponível em lthttp//www. offshore-technology.co
  m/gt. Acesso em 13 Mar 2014.
• LIN,J. Exploring Flexible Strategies in
  Engineering Systems Using Screening
  ModelsApplications to Offshore Petroleum
  Projects. 2008. 311 f. Tese (Doutorado em
  Engineering Systems) - Massachusetts Institute of
  Technology, Cambridge, 2008.
• LIN,J. DE WECK,O. DE NEUFVILLE,R. ROBINSON,B.
  MACGOWAN,D. Designing Capital-Intensive Systems
  with Architectural and Operational Flexibility
  Using a Screening Model. In 1st INTERNATIONAL
  CONFERENCE ON COMPLEX SYSTEMS, 2009. Xangai.
  Anais.
• SAVAGE,S. The Flaw of Averages. Hoboken Wiley,
  2009. 339 p.

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