“Resiliência refere-se à capacidade de um sistema manter-se em funcionamento, total ou parcialmente, na ocorrência de situações imprevistas e/ou indesejadas.”
— Prof. Giovanni Manassero Junior (EEUSP)
Alguns conceitos sobre resiliência compartilhados pelo Prof. Paulo F. Ribeiro, PhD, Fellow IEEE (UNIFEI):
A resiliência para sistemas físicos e sociais pode ser definida a partir das seguintes propriedades: • Robustez: resistência ou capacidade de elementos, sistemas e outras medidas de análise para suportar um determinado nível de estresse ou demanda sem sofrer degradação ou perda de função; • Redundância: existência de elementos, sistemas ou outras medidas de análise que são substituíveis, ou seja, capazes de satisfazer os requisitos funcionais em caso de interrupção, degradação ou perda de funcionalidade de seu equivalente primário; • Capacidade de recursos: a capacidade de identificar problemas, estabelecer prioridades e mobilizar recursos quando existem condições que ameaçam interromper algum elemento, sistema ou outras medidas de análise. A desenvoltura pode ser ainda mais conceituada como consistindo na capacidade de aplicar recursos materiais (isto é, monetários, físicos, tecnológicos e informativos) e humanos no processo de recuperação para atender às prioridades estabelecidas e atingir as metas; • Rapidez: capacidade de atender às prioridades e atingir metas em tempo hábil, a fim de conter perdas, recuperar a funcionalidade e interrupções futuras.
Resiliência pode ser definida como a habilidade de resistir a incidentes imprevisíveis e extremos de uma maneira eficiente, possibilitando uma rápida recuperação e restauração do padrão inicial. A resiliência também pode ser definida como sendo a capacidade de antever, adaptar e resistir a ocorrências de grande impacto, com a possibilidade de aprender com os resultados e se preparar melhor para possíveis novas ocorrências.
No livro “Adapte-se. Resiliência: Como pessoas, sociedades e organizações podem enfrentar mudanças e adaptar-se a elas”, os autores fazem uma referência ao sistema elétrico de distribuição. Eles descrevem o sistema como sendo composto por uma variedade de fontes, de usina nucleares a moinhos de vento, em um sem-número de formas úteis de trabalho. A resiliência do sistema elétrico, segundo eles, aumenta à medida em que expandimos a diversidade de fontes que o alimentam e a eficiência das tarefas nas quais fazemos uso de eletricidade. [1]
Na introdução do livro “Setor elétrico brasileiro 2012-2018: Resiliência ou Transição?” os autores Paulo Mayon, Marcelo Parodi e Gustavo Arfux , sócios da Compass Energia, já destacam que nas últimas duas décadas a indústria de energia passou por uma transformação intensa e disruptiva, onde o modelo tradicional do mercado (geração, transmissão e distribuição) permanece, mas se torna mais complexo a partir da participação ativa do consumidor no processo de produção de energia. Através da geração distribuída, onde se destacam a energia solar, o consumidor poderá fornecer à rede a energia produzida pelos painéis instalados no telhado de sua residência. [2]
Em junho de 2019, a web page Época negócios publicou uma reportagem intitulada como “ONS diz que sistema brasileiro tem conseguido evitar apagões como o da Argentina”. No texto o diretor-geral do Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS), Luiz Eduardo Barata, afirmou que a ONS está trabalhando para que não aconteça no Brasil algo parecido com o apagão que ocorreu na Argentina dia 16 de junho de 2019, pois o sistema tem sido bastante resiliente. [3]
Referências: [1] A. Zolli & A. M. Healy, “Padrões de Resiliência,” in Adapte-se {Resilience (original title)}, 1th ed. Elsevier Editora Ltda, Brasil: Rio de Janeiro, 2013, pp. 9. [2] P. Mayon & M. Parodi, “Introdução”, in Setor elétrico brasileiro 2012-2018: Resiliência ou Transição?, 1th ed. Synergia Editora, Brasil: Rio de Janeiro, 2018, pp. 10. [3] Estadão Conteúdo. “ONS diz que sistema brasileiro tem conseguido evitar apagões como o da Argentina” epocanegocios.globo.com. https://epocanegocios.globo.com/Brasil/noticia/2019/06/epoca-negocios-ons-diz-que-sistema-brasileiro-tem-conseguido-evitar-apagoes-como-o-da-argentina.html (accessed Aug. 25, 2019).
O Básico: “Ainda não vi nenhum problema, por mais complicado que, quando visto da maneira correta, não se tornou ainda mais complicado.” – Poul Anderson
Mais do que a soma das suas partes
Um sistema é o conjunto de vários elementos que, juntos, são capazes de chegar a um objetivo. Um sistema deve consistir em três tipos de coisas: elementos, interconexões e uma função ou finalidade. Um sistema é mais do que a soma de suas partes. Pode exibir um comportamento adaptativo, dinâmico, de busca de objetivos, de autopreservação e, às vezes, evolutivo. Através do exemplo do sistema humano, chega-se a algumas conclusões: Os sistemas podem mudar, adaptar-se, responder a eventos, buscar objetivos, reparar ferimentos e cuidar de sua própria sobrevivência de maneira realista, embora possam conter ou consistir em coisas não-vivas. Os sistemas podem ser auto-organizados e geralmente se auto-reparam em pelo menos uma série de interrupções. Eles são resilientes e muitos deles são evolutivos. De um sistema, outros sistemas completamente novos e nunca imaginados podem surgir.
Olhe além dos jogadores para as regras do jogo
“Você pensa que, por entender “um”, deve entender “dois” porque um “e” um formam dois. Mas você esquece que também deve entender “e”.” – Sufi ensinando história.
Aqui o autor relaciona a importância de se enxergar o todo e não apenas cada elemento. Deixa claro que a interação entre esses elementos pode criar novos elementos a serem considerados. Muitas das interconexões nos sistemas operam através do fluxo de informações. A informação é capaz de manter os sistemas unidos e desempenha um grande papel na determinação de como eles operam. O fluxo de informações deve ser conhecido e controlado, assim será possível agir sobre o sistema e não apenas seus elementos. A palavra função é geralmente usada para um sistema não humano, a palavra finalidade para um humano, mas a distinção não é absoluta, pois muitos sistemas têm elementos humanos e não humanos. A parte menos óbvia do sistema, sua função ou objetivo, geralmente é o determinante mais crucial do comportamento do sistema. Pode-se entender a importância relativa dos elementos, interconexões e propósitos de um sistema imaginando-os alterados um a um. Alterar elementos geralmente tem o menor efeito no sistema. Se as interconexões mudarem, o sistema poderá sofrer grandes alterações. Mudanças na função ou propósito também podem ser drásticas. Uma mudança de propósito altera profundamente um sistema, mesmo que todos os elementos e interconexões permaneçam os mesmos.
Comportamento do sistema ao longo do tempo
“As informações contidas na natureza… Nos permitem uma reconstrução parcial do passado… O desenvolvimento dos meandros de um rio, a crescente complexidade da crosta terrestre… São dispositivos de armazenamento de informações da mesma maneira que genética. sistemas são … Armazenar informações significa aumentar a complexidade do mecanismo “. – Ramon Margalef
Um estoque é a base de qualquer sistema. Os estoques são os elementos do sistema que você pode ver, sentir, contar ou medir a qualquer momento. Um estoque do sistema é exatamente o que parece ser. Um estoque é a memória do histórico de mudanças de fluxo no sistema. Os estoques mudam ao longo do tempo através das ações que se relacionam com o sistema. Ao entender a dinâmica dos estoques e fluxos, bem como o comportamento deles ao longo do tempo, entende-se bastante sobre o comportamento de sistemas complexos. Um estoque pode ser aumentado diminuindo sua taxa de saída e aumentando sua taxa de entrada. Os estoques geralmente mudam lentamente, mesmo quando os fluxos para dentro ou fora deles mudam repentinamente. Portanto, os estoques agem como amortecedores nos sistemas. Mudanças nos estoques estabelecem o ritmo da dinâmica dos sistemas. Os estoques permitem que as entradas e saídas sejam dissociadas e independentes e temporariamente desequilibradas entre si. As pessoas monitoram os estoques constantemente e tomam decisões e tomam ações projetadas para aumentar ou diminuir estoques ou mantê-los dentro de limites aceitáveis. Essas decisões somam os fluxos e refluxos, sucessos e problemas de todos os tipos de sistemas. Os responsáveis pelos sistemas vêem o mundo como uma associação de estoques, juntamente com os mecanismos para regular os níveis nos estoques, manipulando fluxos. Isso significa que vêem o mundo como uma associação de “processos de feedback”.
Feedback
“Os sistemas de controle do feedback da informação são fundamentais para todo o esforço da vida e do ser humano, desde o lento ritmo da evolução biológica até o lançamento do mais recente satélite espacial…. Tudo o que fazemos como indivíduos, como indústria ou como sociedade é importante.”. – Jay W. Forrester
Quando uma ação cresce ou diminui rapidamente ou é mantida dentro de um determinado intervalo, independentemente do que mais esteja acontecendo, é provável que exista um mecanismo de controle em funcionamento. Em outras palavras, se você perceber um comportamento que persiste com o tempo, é provável que exista um mecanismo criando esse comportamento consistente. Esse mecanismo opera através de um feedback. Um ciclo de feedback é formado quando alterações em um estoque afetam os fluxos para dentro ou fora desse mesmo estoque. Um loop de feedback pode ser bastante simples e direto. Os loops de feedback podem fazer com que os estoques mantenham seu nível dentro de um intervalo ou aumentem ou diminuam. Em qualquer caso, os fluxos para dentro ou para fora do estoque são ajustados devido a alterações no tamanho do próprio estoque. Quem quer que esteja monitorando o nível do estoque inicia um processo corretivo, ajustando as taxas de entrada ou saída (ou ambas) e, assim, alterando o nível do estoque. O nível do estoque retorna através de uma cadeia de sinais e ações para se controlar. Um loop de feedback é uma cadeia fechada de conexões causais de um estoque, através de um conjunto de decisões ou regras ou leis ou ações físicas que dependem do nível do estoque e vice-versa através de um fluxo para alterar o estoque.
Feedback de equilíbrio
Loops de feedback de equilíbrio são estruturas de equilíbrio ou de busca de objetivos nos sistemas e são fontes de estabilidade e fontes de resistência à mudança. A presença de um mecanismo de feedback não significa necessariamente que o mecanismo funcione bem. O mecanismo de feedback pode não ser forte o suficiente para levar o sistema ao nível desejado. Feedbacks, interconexões, a parte de informações do sistema, podem falhar por vários motivos. As informações podem chegar tarde demais ou no local errado. Pode não ser claro ou incompleto ou difícil de interpretar. A ação que desencadeia pode ser muito fraca ou atrasada ou com recursos restritos ou simplesmente ineficaz. O objetivo do ciclo de feedback nunca pode ser alcançado pelo estoque real.
Reforçando o Feedback
“Eu precisaria descansar para refrescar meu cérebro, e para descansar é necessário viajar, e para viajar é preciso ter dinheiro, e para conseguir dinheiro você tem que trabalhar … Estou em um círculo vicioso. de onde é impossível escapar “. – Honoré Balzac (romancista e dramaturgo do século XIX)
“Aqui encontramos uma característica muito importante. Parece que esse era um raciocínio circular; os lucros caíram porque o investimento caiu e os investimentos caíram porque os lucros caíram”. – Jan Tinbergen (economista)
O segundo tipo de loop de feedback consiste em amplificar, reforçar, se multiplicar, criar uma bola de neve, um círculo vicioso ou virtuoso que pode causar crescimento saudável ou destruição descontrolada. É chamado de loop de feedback de reforço. Ele gera mais entrada para um estoque, quanto mais ele já estiver lá (e menos entrada, menos já estará lá). Um loop de feedback reforçado aprimora qualquer direção de mudança imposta a ele. Os loops de feedback de reforço são auto-aprimoradores, levando ao crescimento exponencial ou ao colapso descontrolado ao longo do tempo. Eles são encontrados sempre que uma ação tem capacidade para se reforçar ou se reproduzir.
No dia 09 de setembro de 2019, o prof. Pedro Paulo Balestrassi ministrou uma apresentação sobre Six Sigma, cujos apontamentos estão destacados a seguir.
“Six Sigma is the most important management training we’ve ever had. It’s better than going to Harvard Business School; it teaches you how to think differently.” (Jack Welch, GE’s CEO)
Principais objetivos: – Reduzir de custos – Aumentar o retorno sobre o investimento – Aumentar a satisfação dos clientes – Otimizar os recursos disponíveis – Aumentar a produtividade – Eliminar desperdícios – Promover processos robustos e livres de falhas – Reduzir o tempo de desenvolvimento
Six Sigma é uma filosofia de gerenciamento de processos que visa melhorar o desempenho dos negócios através da eliminação de defeitos. Essa metodologia foi introduzida pela primeira vez pelos engenheiros da Motorola na década de 1980. Mikel Harry mediu a variação dos produtos e, juntamente com outros engenheiros, utilizou diversas ferramentas para melhorar o desempenho com a redução da variação e, consequentemente de defeitos e falhas. O Six Sigma logo se tornou uma importante metodologia, sendo usada por organizações em todo o mundo para melhorar seus processos e negócios. O Six Sigma ficou famoso após a General Electric, que teve vários sucessos devido a uma implementação eficaz da metodologia, tornar público os resultados de seus processos.
O Six Sigma visa a melhoria dos processos, tornando as organizações mais eficazes e eficientes e, portanto, promovendo a satisfação de clientes e funcionários. Essa filosofia de gerenciamento usa a metodologia DMAIC (Define, Measure, Analyze, Improve and Control) como um roteiro para a identificação e solução de problemas e melhoria de processos. Cada fase da metodologia DMAIC segue a ordem de definir, medir, analisar, melhorar e controlar. Entretanto, algumas vezes o projeto deve ser redefinido, medido e analisado novamente após a análise dos dados coletados. A metodologia só pode prosseguir para melhorar e controlar as fases quando a equipe do Six Sigma tiver chegado a uma definição final do projeto.
Fig.1. DMAIC
Um dos elementos mais importantes do Six Sigma é a tomada de decisão baseada em dados. Mesmo sabendo que algumas organizações evitam utilizar estatística em seus processos, a tomada de decisões com base em dados ajuda a tomar melhores decisões. É importante que os profissionais aprendam estatística e lembrem-se que ela é usada para descrever, comparar e relacionar os dados. O primeiro passo é entender a correlação entre os três e depois focar em métodos estatísticos avançados. A análise individualizada de dados referentes a partes de um processo pode conduzir a escolhas ineficientes ou, até mesmo, incorretas. É necessário analisar o comportamento de todos os fatores/parâmetros relacionados ao processo e, depois, avaliar a interação entre eles para o resultado final. Partes que apresentam comportamento aparentemente perfeitos podem resultar em condições totalmente insatisfatórias ao se relacionarem. Na apresentação do prof. Balestrassi foi apresentado uma ferramenta computacional que facilita muito a análise desses dados e a relação entre as variáveis de entrada, as de interesse e de interferência. O Minitab (https://www.minitab.com/pt-br/products/minitab/?utm_campaign=BFO+-+Brazil+-+Portuguese+-+Branded&utm_medium=ppc&utm_term=minitab&utm_source=adwords&hsa_net=adwords&hsa_mt=p&hsa_ver=3&hsa_grp=78035232420&hsa_ad=378630419013&hsa_tgt=kwd-299251229734&hsa_cam=6455712181&hsa_acc=4841564033&hsa_src=g&hsa_kw=minitab&gclid=Cj0KCQjwt5zsBRD8ARIsAJfI4BgsRV0I817LZ3MnceOwarOsE5kjfW4bvxwupRreqDZnymi-DBwr0v4aAoJhEALw_wcB) facilita a utilização de ferramentas estatísticas avançadas para a análise dos dados referentes ao processo.
Tomando como base os conhecimentos compartilhados pelos professores na disciplina de EC337E – Systems Engineering for Electric Grids, seguem alguns apontamentos importantes e a utilização de alguns conceitos em uma aplicação prática.
Um sistema é mais que a soma das partes que o constituem, uma vez que comportamentos desconhecidos surgem a partir da interação entre as partes. As diversas conexões estabelecem fluxos de informação, onde a parte menos óbvia pode ser aquela que causa grande impacto. A estrutura do sistema é fundamental ao seu comportamento, pois depende da relação entre consumidores e fornecedores e, mesmo cada parte possuindo um comportamento definido, ao se relacionarem podem sofrer mudanças de comportamento.
Engenharia de Sistemas pode ser definido com uma atividade multidisciplinar para desenvolvimento, execução, gerenciamento técnico, operação, manutenção e desativação de um sistema. Um sistema é a combinação de elementos com funções específicas que juntos alcançam um determinado objetivo. Estes elementos incluem hardware, software, equipamentos, facilidades, personalizações, processos e procedimentos necessários para se obter o resultado desejado. É uma maneira de entender o todo a partir de uma cosmovisão. Mesmo sendo uma maneira lógica de pensar, a Engenharia de Sistemas é uma disciplina holística, integrativa, onde é necessário haver diversas contribuições de engenheiros estruturais, elétricos, mecânicos, de energia, especialistas financeiros, de relações humanas, meio ambiente, entre muitos outros. A Engenharia de Sistemas busca segurança e equilíbrio em face a interesses opostos e conflitantes. O engenheiro de sistemas deve favorecer o projeto como um todo e não apenas uma parte dele, um subsistema. É a arte de definir onde e quando serão feitos os questionamentos.
A Engenharia de Sistemas desempenha um papel fundamental na organização do projeto. O gerenciamento de um projeto consiste em três objetivos principais: gerenciar os aspectos técnicos do projeto, gerenciar a equipe do projeto e gerenciar o custo e o cronograma. Como mostrado na abaixo [1], essas três funções estão inter-relacionadas. A engenharia de sistemas está focada nas características técnicas das decisões, incluindo técnicas, custos e cronograma, e no fornecimento dessas informações ao gerente de projetos. A função Planejamento e Controle do Projeto (PP&C) é responsável por identificar e controlar o custo e os cronogramas do projeto. O gerente do projeto tem a responsabilidade geral de gerenciar a equipe do projeto e garantir que o projeto ofereça um sistema tecnicamente correto, dentro do custo e do cronograma. Observe que há áreas nas quais os dois pilares do gerenciamento de projetos, SE e PP&C, se sobrepõem. Nessas áreas, o SE fornece os aspectos técnicos ou dados, enquanto o PP&C fornece os dados programáticos, de custo e de cronograma. Este documento se concentra no lado SE do diagrama. As práticas / processos são retirados da NPR 7123.1, Processos e requisitos de engenharia de sistemas da NASA. Cada processo será descrito posteriormente com muito mais detalhes.
SE no
Contexto do Gerenciamento Geral
de Projetos
ATIVIDADES DE GERENCIAMENTO DE PROJETOS • Criação da equipe do projeto • Partes interessadas programáticas (não técnicas, não comerciais) • Planejamento programático (não técnico, não comercial) • Identificação de requisitos programáticos (não técnicos) • Identificação de riscos programáticos • Transferência e comercialização de tecnologia • Integração de atividades técnicas e não técnicas • Aprovador / decisor geral
Segundo o livro Nasa Systems Engineering Handbook, existem três conjuntos de processos técnicos comuns na NPR 7123.1. Processos e Requisitos de Engenharia de Sistemas da NASA: projeto do sistema, realização do produto e gerenciamento técnico. Os processos em cada conjunto e suas interações e fluxos são ilustrados pelo “mecanismo” de engenharia de sistemas NPR mostrado na figura abaixo. Os processos do mecanismo SE são usados para desenvolver e realizar os produtos finais. Ao todo são propostos 17 processos técnicos comuns, exigidos na NPR7123.1. Os processos 1 a 9 representam as tarefas na execução de um projeto. Os processos de 10 a 17 são ferramentas transversais para a execução dos processos.
Fig.1. O Mecanismo de Engenharia de Sistemas (NPR 7123.1)
Processos de Projeto do Sistema: são usados para definir e basear as expectativas das partes interessadas, gerar e basear requisitos técnicos, decompor os requisitos em modelos lógicos e comportamentais e converter os requisitos técnicos em uma solução de projeto que satisfaça as expectativas dos stakeholders. Esses processos são aplicados a cada produto da estrutura do sistema, da parte superior da estrutura até a parte inferior, até que os produtos mais baixos em qualquer ramificação da estrutura do sistema sejam definidos até o ponto em que possam ser construídos, comprados ou reutilizados. Todos os outros produtos na estrutura do sistema são realizados por implementação ou integração. Processos de Realização do Produto: são aplicados a cada produto operacional /missão dentro da estrutura do sistema, começando com o produto de nível mais baixo e trabalhando até produtos integrados de nível superior. Esses processos são usados para criar a solução de design para cada produto (por meio de compra, codificação, construção ou reutilização) e para verificar, validar e fazer a transição para o próximo nível hierárquico de produtos que satisfazem suas soluções de design e atendem às expectativas das partes interessadas como uma função da vida útil do ciclo. Processos de Gerenciamento Técnico: são usados para estabelecer e evoluir planos técnicos para o projeto, gerenciar a comunicação entre interfaces, avaliar o progresso em relação aos planos e requisitos dos produtos ou serviços do sistema, controlar a execução técnica do projeto até conclusão e para auxiliar no processo de tomada de decisão. Os processos no mecanismo SE são usados de forma iterativa e recursiva. Conforme definido na NPR 7123.1, iterativo é a aplicação de um processo ao mesmo produto ou conjunto de produtos para corrigir uma discrepância descoberta ou outra variação dos requisitos. Recursivo é definido como agregando valor ao sistema por a aplicação repetida de processos para projetar os próximos produtos do sistema da camada inferior ou para realizar os próximos produtos finais da camada superior na estrutura do sistema. Isso também se aplica à aplicação repetida dos mesmos processos na estrutura do sistema na próxima fase do ciclo de vida para amadurecer a definição do sistema e satisfazer os critérios de sucesso da fase. Os processos técnicos são aplicados de forma recursiva e iterativa para quebrar os conceitos de inicialização do sistema. um nível de detalhe concreto o suficiente para que a equipe técnica possa implementar um produto a partir das informações. Em seguida, os processos são aplicados recursivamente e iterativamente para integrar o menor produto em sistemas cada vez maiores, até que todo o sistema ou produto tenha sido montado, verificado, validado e transferido. O AS9100 é um sistema de gerenciamento de qualidade amplamente adotado e padronizado, desenvolvido para a indústria aeroespacial comercial. Alguns centros da NASA optaram por certificar o sistema de qualidade AS9100 e podem exigir que seus contratados sigam a NPR 7123.1. Abaixo está apresentado como os 17 processos da SE da NASA se alinham com o AS9100.
1 – Expectativas das Partes Interessadas: requisitos do cliente; 2 – Definição de requisitos técnicos: planejamento da realização do produto; 3 – Decomposição Lógica: entrada de projeto e desenvolvimento; 4 – Definição da solução de design: saída de design e desenvolvimento; 5 – Implementação do produto: controle de produção; 6 – Integração de produtos: controle de produção; 7 – Verificação do produto: verificação; 8 – Validação do produto: validação; 9 – Transição de Produto: controle de transferências de trabalho; suporte pós-entrega, preservação do produto; 10 – Planejamento Técnico: planejamento da realização do produto; revisão de requisitos; medição, análise e melhoria; 11 – Gerenciamento de Requisitos: planejamento de projeto e desenvolvimento; compras; 12 – Gerenciamento de Interface: gerenciamento de configuração; 13 – Gerenciamento Técnico de Riscos: gerenciamento de riscos; 14 – Gerenciamento de configuração: gerenciamento de configuração; identificação e rastreabilidade; controle de produto não conforme; 15 – Gerenciamento de Dados Técnicos: controle de documentos; controle de registros; controle de alterações de projeto e desenvolvimento; 16 – Avaliação técnica: revisão de projeto e desenvolvimento; 17 – Análise de Decisão: medição, análise e melhoria; análise de dados.
Tomando como base todas as informações apresentadas anteriormente, foi feita a modificação da figura 1 adequando-a para ser aplicada na construção de uma usina solar fotovoltaica. O resultado pode ser visualizado na figura 2.
Fig. 2. Mecanismo de Engenharia de Sistemas modificado para a construção de uma usina solar fotovoltaica.
Do mesmo modo, cada um dos 17 passos teve seu detalhamento e observações adequados ao objetivo de construir uma usina solar fotovoltaica.
EC337E - Systems Engineering for Electric Grids by Wanderson Saldanha 