ESTUDO DE MODELOS MATRICIAIS PARA A ORGANIZAÇÃO DO FLUXO DE ATIVIDADES DE PROJETO Leonardo Manzione (1); Silvio B. Melhado (2) (1) Engenheiro Civil, Mestrando da Escola Politécnica da USP. Av. Prof. Almeida Prado – Trav 2. 83, São Paulo, SP e-mail:
[email protected] (2) Engenheiro Civil, Doutor em Engenharia Civil, Professor Associado da Escola Politécnica da USP. Av. Prof. Almeida Prado – Trav 2. 83, São Paulo, SP e-mail:
[email protected]
1.
RESUMO
Na Construção de Edifícios, a metodologia do Projeto Simultâneo surge como alternativa ao processo de projeto atualmente em uso no mercado, fragmentado e seqüencial, acarretando longos prazos de desenvolvimento e soluções pouco integradas. A sua implementação, porém, requer o desenvolvimento de um ferramental de gestão de projetos específico. As ferramentas comumente utilizadas para gestão de projetos, como listas de verificação, diagramas de Gantt, redes PERT CPM, são pouco adequadas para a natureza do processo de projeto, pois não levam em conta fatores como a simultaneidade e interdependência entre atividades. Este artigo se propõe a discutir, sob o ponto de vista da logística da informação, a natureza do processo de projeto, procurando entender como se pode estruturá-lo com base em dados de entrada e saída. Objetiva-se estudar a aplicação de técnicas como a Design Structure Matrix (DSM), que permite criar matrizes de precedências entre as atividades de projeto e isolar blocos que podem ser trabalhados em paralelo, com lotes menores para processamento de informações e intercâmbios mais freqüentes entre os membros da equipe de projeto, contrariamente às práticas correntes: organização seqüencial, lotes grandes e baixa interatividade.
2.
ABSTRACT
In building construction, the concurrent design methods come up as an alternative in the current design process, which is sequential-based and produces, as a consequence, long periods of development and little integrated solutions. The implementation of concurrent design techniques, however, requires the development of new management tools. The management tools that are usually used in the design management, as check-lists, PERT/CPM and Gantt charts, are little adequate for the design process nature, because they do not consider relevant factors like the concurrence and the inter-dependency between design activities.
This paper proposes a discussion on the design process nature, by the information viewpoint, aiming to understand how it can be structured based on information inputs and outputs. It looks forward to understand the application of techniques such as the Design Structure Matrix (DSM), which allows to create matrices of precedence between the design activities and to isolate activity blocks that can be concurrently performed, with smaller cluster of information and more frequent interchanges among the design team members.
Palavras-chave: gestão de projetos, workflow, DSM, projeto simultâneo
3.
INTRODUÇÃO
A Indústria da Construção Civil vem buscando de forma crescente aumentar sua competitividade nos últimos anos. Este esforço se traduz na necessidade do desenvolvimento de novas metodologias de projeto que possibilitem melhorar o gerenciamento dos prazos e otimizar as soluções técnicas. Tradicionalmente o Projeto tem sido gerenciado com as mesmas ferramentas e com os mesmos modelos adotados pela Construção. Estes modelos convencionais de gestão do Projeto, trabalham com as especialidades técnicas contratadas a partir de pacotes fechados, com baixa integração interdisciplinar, resultando em prazos longos de desenvolvimento e diversos problemas nas interfaces. Esta visão não leva em consideração a forte interdependência e interatividade entre as tarefas existentes, gerando modelos de planejamento ineficazes que não detectam atrasos nem estabelecem de maneira clara as relações entre as diversas tarefas concorrentes. Este artigo questiona a validade dos métodos convencionais face a demanda atual do mercado e propõe o estudo do processo de projeto a partir de outros paradigmas, centrados na organização da troca de informações e não apenas na produção e entrega de desenhos. Este novo modelo se utiliza da técnica da DSM (Design Structure Matrix), uma ferramenta de planejamento mais adequada para reproduzir os sucessivos processos de interação que acontecem durante o desenvolvimento de um projeto. Busca-se, com isso, reduzir-se o tamanho dos lotes de troca de informações e possibilitar a simultâneidade durante o desenvolvimento do projeto. Esta técnica será utilizada para analisar o processo de projeto em uma empresa Incorporadora de porte em São Paulo. Neste estudo de caso será feita uma revisão do modelo de projeto adotado pela empresa e uma proposição de trabalho com a técnica da DSM.
4.
LIMITAÇÕES DAS PRÁTICAS CONVENCIONAIS DO MERCADO
Uma das principais limitações ao avanço dos métodos modernos de gestão de projetos é a modalidade de contratação dos projetistas que é adotada pelos contratantes de projeto. Os projetos são em sua maioria contratados como pacotes fechados, por critério de preço e muitas vezes sem uma clara definição do escopo. Os pagamentos são feitos por etapas caracterizadas pela entregas de desenhos.
Como o foco dos gestores do processo acaba sendo o controle das entregas de desenho1, as ferramentas de planejamento que são desenvolvidas acabam sendo eficientes apenas para este objetivo e portanto a produção do projeto acaba se transformando e se confundindo na mera produção dos desenhos que o representam. Estas práticas convencionais não podem ser qualificadas de “metodologias” pois não se estruturam como tal, podem ser entendidas apenas como coleções de ferramentas e procedimentos aliados à experiência prática dos coordenadores de projeto. Os projetos são tratados pelos contratantes como “caixas-pretas”, sendo planejados de forma isolada e com pouca visão de conjunto. Como praticamente a totalidade dos contratantes são construtores, é natural que sejam utilizadas para a contratação e gestão dos projetos as mesmas ferramentas e critérios adotados na construção. Estas práticas acabam por incentivar o baixo intercâmbio entre as equipes de projeto onde pouca atenção é dada ao estudo dos parâmetros de entrada necessários para as definições de cada especialidade sendo adotadas muitas vezes soluções padronizadas e pouco otimizadas. Por adotarem procedimentos semelhantes aos da construção, é freqüente a utilização de Redes Pert CPM e Diagramas de Gantt para a representação do processo de projeto. As técnicas de rede de precedências representam bem processos determinísticos porém são limitadas em representar processos, como os de projeto, onde a escolha de alternativas e a grande interação entre especialidades é o fator característico e preponderante no processo. Como veremos mais adiante, é possível adotar as redes de precedência, porém serão necessários alguns tratamentos nas informações para permitir a geração de modelos adequados ao gerenciamento. Além das limitações técnicas das ferramentas, os paradigmas adotados para a modelagem precisam ser revistos. Uma das principais atividades de projeto é processar e comunicar informações entre as várias partes. A informação é o combustível do projeto, portanto devem ser buscados modelos que permitam representar o projeto sob o ponto de vista da informação e não apenas no da execução de tarefas. (AUSTIN et al.,1993) O gerenciamento eficaz de um projeto pressupõe portanto um amplo domínio do fluxo das informações envolvidas. Isto envolve o conhecimento das necessidades de informação de cada uma das especialidades e o desenvolvimento de modelos que representem adequadamente a interdependência e o seqüenciamento de tarefas.
5.
METODOLOGIAS MODERNAS
O desenvolvimento da Engenharia Simultânea enquanto conjunto organizado de ferramentas de gestão, trouxe diversas contribuições para o conhecimento dos processos de projeto. As ferramentas modernas de gestão de projetos procuram ao estruturar seus modelos de desenvolvimento encontrar as estratégias que permitam desenvolver os projetos de maneira mais paralela e simultânea possível. As técnicas matriciais irão possibilitar a visão mais clara do principal problema da gestão do projeto que é o tratamento das interdependências pois exigem que o projeto seja planejado ao nível
1
“Delivery based” é o termo mais freqüentemente encontrado na bibliografia.
operacional das tarefas requerendo maior detalhamento e um conhecimento maior das atividades envolvidas. Yassine (2003) comenta que as metodologias de projeto devem também dar solução para os quatro problemas fundamentais existentes na Engenharia Simultânea: • Interação: leva em consideração que o fenômeno da interação é inerente com a natureza do processo de projeto. A interação pode resultar em mudanças que se propagam através dos estágios de projeto e que podem gerar muito retrabalho. • Paralelismo: explora a possibilidade de se obterem tempos de desenvolvimento reduzidos pela realização de múltiplos estágios de desenvolvimento em paralelo ou com alguma superposição. • Decomposição: se refere ao princípio da decomposição de todo o processo complexo em pequenos sub-sistemas que possam ser controlados e gerenciados de maneira mais independente. • Estabilidade: se refere ao entendimento da dinâmica da decomposição e busca as condições para que o número de problemas do projeto diminua e se mantenha aceitável dentro do tempo e dos recursos disponíveis.
6.
MODELOS MATRICIAIS – ESTUDO DA DESIGN STRUCTURE MATRIX
6.1.
Histórico
A representação de processos a partir de técnicas de matrizes originou-se em 1980 com Steward tendo seu uso extendido para a indústria a partir de 1990 através dos pesquisadores do MIT (Massachusets Institute of Technology). O assunto está bastante desenvolvido nos Estados Unidos, existindo diversos softwares comerciais que utilizam os algoritimos da DSM como o PlanWeaver, entre outros. Este grupo de pesquisadores ligados ao MIT, orientados pelo Prof. Ali Yassine, mantém uma página na web dedicada exclusivamente para a divulgação das pesquisas mais recentes além de disponibilizar, para uso acadêmico algumas macros.
6.2.
Maneiras de representação de processos
A relação entre os elementos de um sistema pode ser representada usualmente pela técnica dos grafos ou pela de matrizes. Na representação pela técnica dos grafos, os elementos são representados dentro de caixas e suas ligações através de setas que indicam a influência de um elemento sobre o outro. Na forma matricial representamos nas linhas das matriz os elementos do sistema e repetimos esta ordem nas colunas de forma que obtemos uma matriz simétrica e quadrada. Se existe relação entre a atividade “i” e a atividade “j”, indicamos esta relação com o número “1” na célula “aij” correspondente. Caso não exista relação alguma, a célula fica com o valor zero, desta maneira obtemos um sistema binário de representação. As relações entre elementos de um sistema podem ser de três tipos distintos: seqüenciais, paralelas ou cíclicas. O quadro 1 a seguir, adaptada de Yassine (2003), ilustra estes três diferentes tipos de relações comparando sua forma de representação na técnica dos grafos e na técnica de matrizes.
Quadro 1 – Tipos de relações e suas representações por matrizes e grafos
Relacionamentos Paralelo
Seqüencial
Cíclico
Representação por grafos A
A A
B B
B
Representação por matrizes
A
A
B
A
A
B
B
A
B
B
A B
X
X X
As matrizes podem ser usadas para representar relações entre os componentes de um produto, entre equipes trabalhando simultâneamente em um projeto, entre tarefas e entre parâmetros. No quadro 2, a seguir, encontramos um resumo destas relações que podem ser representadas pelas matrizes. Quadro 2 – Dados que podem ser representados em matrizes (adaptado de YASSINE, 2003) TIPOS DE DADOS
Tarefas (Task – based)
Parâmetros (Parameter-based)
Equipes
REPRESENTAÇÃO
Tarefas / atividades inputs e outputs
APLICAÇÕES
MÉTODO DE ANÁLISE
Agendamento de Partição, simulação projeto, sequenciamento de atividades, redução de ciclos
Pontos de decisão e precedentes
Construção de processos, nível operacional
idem
Equipes multidisciplinares
Desenho organizacional, Blocos, (clustering) integração de equipes
Relações entre multicomponentes
Arquitetura de sistemas
(Team-based) Componentes (component-based)
idem
No caso de Projetos, iremos trabalhar com a DSM para a representação de Tarefas ou de Parâmetros. As representações em matrizes são práticas na modelagem de sistemas pois podem representar a presença ou a ausência de relações entre pares de elementos de um sistema de forma visual, compacta e de compreensão imediata. Outra importante vantagem desta representação é a possibilidade de ler para uma tarefa quais são as tarefas que lhe fornecem informação e para quais tarefas ela irá fornecer informação. Esta leitura de inputs e outputs de uma tarefa pode ser melhor observada no exemplo que será desenvolvido a seguir.
6.3.
Exemplo prático
O exemplo a seguir na figura 1, ilustra a partir de um exemplo simples (o projeto de uma pequena sala de máquinas) os passos necessários para a aplicação da metodologia. Este exemplo foi extraído e adaptado de Austin, Baldwin e Newton (1994).
Figura 1 – Casa de máquinas (adaptado de AUSTIN, BALDWIN E NEWTON, 1994) A montagem da matriz requer como dados de entrada as tarefas que irão compor o projeto em seu nível operacional, este estágio não será detalhado neste artigo, porém é fundamental para o sucesso da aplicação do método pois exige um conhecimento aprofundado do projeto em questão, das atividades que serão requeridas para o desenvolvimento dos projetos específicos e das informações que cada atividade irá requerer. Este estágio inicial, onde é feita toda a modelagem do projeto, pode ser desenvolvido a partir de diversas técnicas como Diagramas de Fluxo de Dados ou IDEF, entre outras. O quadro 3 a seguir relaciona as tarefas primitivas, já no nível operacional. As tarefas neste nível são conhecidas na bibliografia por FPTs (functional primitive tasks). Junto com a listagem, são relacionadas as precedências de cada uma das tarefas. Quadro 3 – Relação de tarefas e precedências por especialidades de projeto ATIVIDADE
PRECEDÊNCIAS Fundações
1
Dimensionamento da laje de piso
13
2
Desenho da laje de piso
1, 5, 13, 17
3
Cálculo das fundações
1, 12
4
Desenho das fundações
3, 15
5
Desenho das proteções das colunas metálicas
4, 13, 15
Ar Condicionado 6
Desenho dos equipamentos de ar condicionado
8
7
Rede de dutos
6, 8, 14
8
Dimensionamento do sistema de ar condicionado
13, 16
Estrutura 9
Cálculo da laje do mezanino
8, 11
10
Desenho da laje do mezanino
6, 7, 9, 14
11
Cálculo dos perfis metálicos do mezanino
6, 8, 9
12
Dimensionamento das colunas
11
13
Elevação das alvenarias
8, 12, 16
14
Desenho das estruturas metálicas
11, 12
15
Detalhamento metálicas
11, 12, 14
das
ligações Elétrica
16
Dimensionamento dos circuitos
8
17
Desenho dos sistemas
16
O próximo passo consiste na construção da DSM. São anotadas nas linhas a sequência das atividades e esta mesma sequência será repetida nas colunas. As relações de precedência são marcadas com o número1 na intersecção das linhas e colunas correspondentes conforme figura 2. Tomando-se a atividade 13 como exemplo, se a lermos no sentido da linha teremos as suas atividades precedentes ou que fornecem informações para ela como as atividades 8, 12 e 16 e lendo na direção da coluna teremos as atividades para as quais ela fornece informações: 1, 2, 5 e 8. De maneira prática, ler a atividade na linha fornece os seus inputs e ler a atividade na coluna fornece os seus outputs.
Figura 2 – Construção da DSM DSM - ORIGINAL Exemplo Sibrageq - adaptado de Austin (1994) Atividades Dimensionamento da laje de piso Desenho da laje de piso Cálculo das fundações Desenho das fundações Desenho das proteções das colunas Desenho dos equipamentos de ar Rede de dutos Dimensionamento do sistema de ar Cálculo da laje do mezanino Desenho da laje do mezanino Cálculo dos perfis metálicos mezanino Dimensionamento das colunas Elevação das alvenarias Desenho das estruturas metálicas Detalhamento das ligações metálicas Dimensionamento dos circuitos Desenho dos sistemas
1
2
3
4
5
6
7
8
Saídas da atividade 13
9 10 11 12 13 14 15 16 17
1 1
1 2 3 4 5
1 1
1 1 1 1 1
1
1 1
8
1
9 10 11
1 1
1 1
1 1
1 1 1
14 15 16
1 1
1 1
1
12 13
1 1
1
6 7
1
1
1 1 1
1 1
1 1
17
Entradas da atividade 13
Uma leitura na matriz mostra que as marcas localizadas acima da diagonal representam dependências de atividades futuras, representando ciclos de atividades interativas, que são um dos principais problemas a serem gerenciados em projetos. O “particionamento”, é o próximo passo da metodologia e que tem por objetivo reduzir ao máximo estas atividades em ciclos e organizá-las em blocos de maneira que possam ser gerenciados de maneira independente um dos outros. Na figura 3, temos a matriz particionada onde percebemos que as atividades foram reordenadas e o número de marcas acima da diagonal foi bastante reduzido e em destaque, observamos o bloco 1, constituído pelas atividades cíclicas do projeto. Este bloco deverá ser feito em conjunto e de maneira interativa porém sendo administrado pelo coordenador do projeto pois tendo a noção prévia da modelagem poderá prever a melhor estratégia de negociação entre todos os envolvidos. O particionamento é uma etapa da metodologia que se constitui em um algoritimo recomendando-se que seja feito com o auxílio de computador. O exemplo em questão foi feito através de uma Macro em Excell disponibilizada para uso acadêmico por Soo-Haeng Cho e Steven D. Eppinger, através do site do MIT.
DSM - PARTICIONADA 1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17
1
1
1 1
2
Bloco 1
Atividades Desenho dos equipamentos de ar Dimensionamento do sistema de ar Cálculo da laje do mezanino Cálculo dos perfis metálicos do mezanino Dimensionamento das colunas Elevação das alvenarias Dimensionamento dos circuitos Dimensionamento da laje de piso Desenho das estruturas metálicas Desenho dos sistemas Cálculo das fundações Rede de dutos Detalhamento das ligações metálicas Desenho das fundações Desenho da laje do mezanino Desenho das proteções das colunas Desenho da laje de piso
1 1 4 1 1 1 1 5 1 1 6 1 7 3
1 1
8
1 1
9
1
10
1
11 12
1
1 1
1 1
1 1
13
1
14 15 1
1 1
16 17
1 1 1
1 1 1
1
1 1
A programação do projeto (design scheduling) é a última etapa do processo e consiste em estabelecer as durações para cada uma das tarefas. Como a organização e reordenação está feita através da DSM, fica mais simples entrar com estas informações, agora tratadas, em softwares de rede Pert CPM. O autor da macro utilizada neste exemplo também disponibiliza uma macro para o MSProject, que permite gerar de maneira bastante prática a rede Pert organizada pela matriz.
7.
PESQUISA ATUALMENTE EM CURSO
Está em curso uma pesquisa em uma empresa do mercado imobiliário de São Paulo. Trata-se de uma empresa tradicional no mercado e que possue atualmente em torno de 20 projetos em desenvolvimento simultâneo. A empresa conta com um Gerente de Projetos, dois coordenadores e uma equipe de Arquitetos, internos a empresa, que se encarregam da coordenação dos diversos escritórios de projeto. Na pesquisa em referência, será analisada a estrutura atual de organização do projeto da empresa e a partir da aplicação da técnica descrita neste artigo serão buscados pontos de melhoria e de possibilidades de redução dos prazos de projeto.
8.
CONCLUSÕES
O artigo apresentou, de maneira geral, a partir de um exemplo simples, a utilização da técnica da DSM como ferramenta para modelagem de projetos. Este pequeno exemplo mostrou, a flexibilidade e a potencialidade da técnica (AUSTIN, 1993).
Fica clara também a necessidade de um estudo mais detalhado dos processos que estão à montante e à jusante da DSM. À montante, a recomendação é para um estudo aprofundado das atividades que irão compor a matriz, o que requer uma definição clara de escopo de projetos; e, à jusante, a integração da matriz com os softwares de gestão de redes de planejamento, já levando em conta a questão da interatividade.
9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AUSTIN, S.; BALDWIN, A; Application of the analytical design planning technique to construction management. Disponível em http://proquest.umi.com/pqdlinlk?index=4&did5506198&SrchMode=1&sid=3&fmt. Acessado em 6/5/2005 AUSTIN, S.; BALDWIN, A; Modeling information flow during the conceptual and schematic stages of building design. Construction Management and Economics. V.17, P155-167, 1999 AUSTIN, S.; BALDWIN, A.; NEWTON, A.; “Manipulating the flow of design information to improve the programming of building design”. Construction Management and Economics. V.12,P435-455, 1993 BROWNING, T.; Use of dependency structure matrices for product development cycle time reduction. In: Fifth Conference on Concurrent Engineering. Japão, julho 1998. Proceedings. Disponível em http:// www.mit.edu/afs/athena/org/dsm/pdf/browning.pdf. Acessado em 18/5/2005 MALMSTRÖM, J.; PIKOSZ, P.; MALMQVIST J.; Complementary roles od IDEF0 and DSM for the modeling of information management process. Concurrent Engineering, v.7, n.2, p95-103, junho 1999 SOO-HAENG CHO E STEVEN D., Macros em Excell para a construção da DSM, disponível em: http://www.dsmweb.org/ , acessado em 20/5/2005. YASSINE, A An introduction to modeling and analyzing complex product development process using the Design Structure Matrix method. Disponível em http://www.dsmweb.org/ , acessado em 18/5/2005.
