Como Medir Pegada de Carbono dos Funcionários: Parte 1: Arquitetura de Implementação de SOA de Amostra

Este artigo descreve um projeto da IBM® para controlar as emissões de carbono de funcionários, usando uma solução SOA com WebSphere® Business Monitor, WebSphere ESB, WebSphere Integration Developer e WebSphere Process Server. Este conteúdo é parte do IBM WebSphere Developer Technical Journal.

Hicham Badawi, Development Manager, WebSphere Services, IBM

author photoHicham Badawi é um Arquiteto de TI e Gerente de Prática/Desenvolvimento no IBM Software Services for Websphere Organization (ISSW). Hicham liderou muitos projetos corporativos de desenvolvimento e implementação de software. Hicham é também um dos líderes inovadores e conscientes no espaço "Ecológico" do Grupo de Software IBM.



08/Abr/2009

Introdução

Muitas organizações do mundo hoje, grandes e pequenas, privadas e públicas, estão tentando entender seu impacto ambiental. Ao fazer isso, estão solicitando conhecimento e aconselhamento de empresas, como a IBM, que foram pioneiras nessa área. Essas organizações estão verificando todos os aspectos de suas operações, incluindo, mas não se limitando a, gerenciamento da cadeia de suprimentos, fabricação, logística, gerenciamento de energia e gerenciamento de desperdício. Cada área possui um conjunto de emissões de gases de efeito estufa (GHG) definido e mensurável, no qual a maioria dessas organizações tendem a focar seus recursos e energia.

A solução descrita neste artigo tenta complementar essa abordagem, verificando também o impacto ambiental da mão-de-obra de funcionários de uma empresa. Está bem claro que no exercício de suas funções, funcionários têm um impacto significativo nas emissões de CO2. Se se deslocam para o trabalho, trabalham em um escritório tradicional ou viajam para encontrar clientes; os funcionários têm emissões diretas e indiretas associadas às suas atividades. Este artigo articula claramente quais são essas emissões e como medir, controlar e gerenciar as mesmas. Nossa solução é baseada em uma arquitetura SOA aberta que permite não apenas medir as emissões de carbono, mas também controlar outros indicadores chave de desempenho, vitais para o gerenciamento de qualquer empresa bem-sucedida.


Descrição da Solução

Podemos agrupar funcionários por como eles emitem carbono no exercício de suas funções, como:

Funcionários que viajam: Esses funcionários criam emissões diretas e indiretas. Emissões diretas são descritas como atividades que resultam diretamente de emissões de CO2. Voar, dirigir um carro alugado ou tomar um táxi entrariam nessa categoria.

Emissões indiretas são descritas como atividades que estão a um ou mais passos de distância das emissões diretas. Ficar em um hotel ou usar um número específico de dispositivos de TI são esse tipo de atividade, pois o hotel fornece a seus clientes luz, aquecimento, ventilação, ar condicionado, tratamento de água, serviços de lavanderia, etc. Todo esse conforto requer uma determinada quantidade de consumo de energia, que por sua vez é fornecida por uma empresa de utilidade que a gera em uma de suas instalações. O processo de produção de eletricidade tipicamente resultará em uma determinada quantidade de emissão de CO2 por KWH gerado. O mesmo se aplicaria para os dispositivos de TI usados pelo funcionário. Eles requerem uma determinada quantidade de eletricidade para serem executados, mas para servidores maiores ou dispositivos de armazenamento, também precisariam de capacidade de resfriamento para serem executados de forma eficiente. Novamente, todas essas atividades são convertidas em emissões indiretas.

Funcionários que se deslocam para o trabalho: Para funcionários que se deslocam para um escritório tradicional, o mesmo modelo se aplica. O deslocamento para o trabalho causa emissões diretas, sejam através de um carro pessoal ou algum tipo de transporte público. Dentro do edifício do escritório em si, emissões indiretas incluem iluminação, aquecimento e resfriamentos do edifícios e a infraestrutura de TI fornecidos usados pelo funcionários para executar seu trabalho.

Funcionário trabalhando em casa: Nossa solução supõe que o funcionário trabalhe em sua casa, que é mantida principalmente para o uso familiar. Ou seja, por questão de simplicidade, consideramos que a casa não esteja sendo aquecida ou resfriada nem que tenha nenhuma iluminação especial que seja necessária para que o funcionário execute suas tarefas de trabalho. As únicas emissões indiretas atribuídas ao funcionário móvel são aquelas associadas a seus computadores de trabalho. Isso evita solucionar o problema complexo de precisar determinar quanto da conta de eletricidade mensal do funcionário é realmente atribuído à pessoa que precisa trabalhar de sua casa.


Cálculos de Carbono e Suposições de Solução

O cálculo de emissões de carbono é uma função com muitas variáveis. Um exemplo dessa função seria calcular a pegada de carbono de uma viagem de avião. Geralmente, as emissões de carbono são uma consequência direta da queima de combustíveis fósseis ou algum tipo de material inflamável (carvão, madeira, etc.). Nesse caso, o combustível de avião é consumido para fornecer energia aos motores do avião. Portanto, precisaríamos saber quanto combustível foi queimado do destino A ao B, se quiséssemos saber a quantidade exata de CO2 emitida na atmosfera. Para saber isso, teríamos de ter acesso a uma lista muito longa de dados: tipo de aeronave, tipo de motores, peso da aeronave, quanto passageiros estavam no voo e condições climáticas, apenas para denominar alguns. Obviamente, além das empresas aéreas, ninguém possui esse tipo de informações prontamente disponíveis. Portanto, baseamos o cálculo de carbono em médias do segmento de mercado, neste caso o segmento de mercado de linhas aéreas.

A mesma abordagem se aplica ao cálculo da pegada de carbono de um servidor. O servidor consome uma determinada quantidade de eletricidade. Essa eletricidade é fornecida por uma empresa de utilidade, que pode depender de muitas fontes de geração de energia. Portanto, para saber exatamente qual é a pegada de carbono do servidor, seria necessário conhecer seu local físico (cidade e estado), quem está fornecendo a energia e quando essa energia está sendo consumida. Novamente, isso se torna uma proposição complexa. Portanto, também calculamos a pegada de carbono com base em médias do segmento de mercado, que são derivadas de diversas fontes de dados empíricas.

Nossa solução usou essas médias para cada um dos cálculos. A ideia não era buscar uma precisão absoluta, mas oferecer um método científico para análise comparativa. Em essência, o problema abordado é: “Qual é a pegada de carbono do Funcionário A hoje e qual será amanhã para o mesmo conjunto de condições, quando o funcionário estiver mais ciente de maneiras para reduzir isso?”


Método de Coleta de Dados

Para coletar os dados necessários para calcular a pegada de carbono associada a qualquer atividade do funcionário, a solução usa uma interface com o usuário (UI) simples e fácil. A UI foi projetada para reduzir o tempo usado para inserir dados para um mínimo absoluto. Os funcionários inserem suas entradas de dados uma vez por semana, o que leva menos de 2 minutos para cada funcionário.

A solução, detalhada posteriormente neste artigo, foi projetada com base em uma estrutura SOA aberta. Pode conectar e trocar dados com diversos sistemas, o que permite uma abordagem mais complexa para obter dados de viagens e localização de funcionários dinamicamente a partir de sistemas externos. Mas como esses sistemas diferem de cliente para cliente, a abordagem dinâmica é melhor desenvolvida como parte do processo de customização de um cliente.


Pegada de Carbono e Outros Indicadores de Desempenho Chave

Apesar de medir a pegada de carbono e entender todas as suas ramificações nas operações de qualquer grande empresa ser útil, provavelmente não será o fator motriz de gerenciar um a empresa lucrativa. Por isso nossa solução controla e projeta outras métricas chave. Atualmente, a solução permite a importação de dados financeiros pertinentes à execução de uma organização de serviços. Controlamos métricas de receita, custo e lucro bruto com relação a metas mensais, trimestrais e anuais e mostramos as mesmas lado a lado com os dados da pegada de carbono. Alguém responsável por tomar decisões pode verificar todas essas informações e tomar decisões sobre como melhor gerenciar a organização, de forma financeira e ambiental.

Como a arquitetura é baseada em padrões abertos, é possível controlar qualquer outra medida de desempenho chave também. Deixamos por sua conta determinar quais são essas métricas, em quais sistemas residem e o tipo de APIs através das quais podem ser acessadas.

A solução, em virtude dos produtos nos quais é baseada, permite estudar como essas métricas estão relacionadas umas às outras e que tipo de influência elas têm na pegada de carbono. Também fornece recursos de precisão de estatísticas com base em dados históricos reunidos no sistema.

Uma métrica que desenvolvemos de forma customizada para esta implementação foi a métrica de Eficiência de Carbono. Ela mede essencialmente a pegada de carbono de um indivíduo por dólares de lucro bruto gerado. O efeito líquido da fórmula é a normalização do lucro bruto gerado por indivíduos que possuem diversas taxas de faturamento, mas irão incorrer em emissões de carbono semelhantes. O lucro bruto é definido como receita gerada menos o custo. Essa métrica permite comparar diferentes recursos humanos e qual é a eficiência de carbono dos mesmos no exercício de suas funções de trabalho.


Decisões de Arquitetura

Figura 1: Arquitetura Lógica do Painel da Pegada de Carbono dos Funcionários
Diagrama da arquitetura

O aplicativo engloba três camadas principais, mostrada na Figura 1:

  1. A camada da interface com o usuário é usada para:
    • Coletar entrada dos funcionários.
    • Importar dados financeiros armazenados em modelo já pré-aprovados.
    • Importar perfis de projetos que contêm a infraestrutura de TI associada a cada projeto.
    • Construída em JSF
  2. A camada de lógica de negócios engloba:
    • Websphere Process Server, que trata das regras de negócios, dos cálculos da pegada de carbono e dos cálculos financeiros.
    • Websphere Business Monitor, que trata do monitoramento de eventos em todos os eventos que passam pelo processo.
    • Business Dashboard, que mostra todos os dados da instância, indicadores de desempenho chave, um armazém de dados sofisticado que permite análise profunda de dados e um utilitário de configuração no nível do usuário de negócios.
  3. A camada de banco de dados é usada para armazenamento de todos os dados do aplicativo.

O produto chave desta arquitetura é o Websphere Process Server. Há muitas razões para ter sido escolhido para este aplicativo, a principal sendo a capacidade de extensão oferecida pela plataforma. Apesar de este artigo não focar realmente o Process Server, seguem alguns destaques:

  • O WebSphere Process Server é um mecanismo de processo de negócios de alto desempenho que executa processos de negócios críticos de forma segura, consistente e com integridade transacional. Ajuda a orquestrar os ativos de um negócio para formar processos altamente otimizados e efetivos. Essa capacidade pode ajudar as empresas a atingirem seus objetivos, automatizando processos de fabricação, por exemplo, ou processando de forma eficiente reclamações de seguro e pagamentos financeiros ou executando uma cadeia de suprimentos eficiente. Através dos processos que automatiza, o WebSphere Process Server também ajuda a assegurar conformidade com os regulamentos mais recentes do segmento de mercado.

  • O WebSphere Process Server inclui todos os recursos do WebSphere Enterprise Service Bus, que media serviços diferentes e ajuda a maximizar reutilização de ativos onde quer que estejam, independentemente de fornecedor ou plataforma ou se são construídos por empresas ou fornecidos como parte de aplicativos empacotados. O WebSphere Process Server possibilita máxima reutilização de ativos através de sua tecnologia integrada do WebSphere Enterprise Service Bus para mediações de formato de mensagem, transformação e roteamento.

  • O WebSphere Process Server combina recursos de automação de processo em um único servidor unificado, oferecendo uma solução flexível de processo de negócios para todas as necessidades de processo. Permite que uma tarefa seja implementada como um serviço humano ou um serviço programático. Também permite que um documento ou um objeto de negócios flua entre tarefas. O WebSphere Process Server é a melhor solução da classe para fluxos de trabalho humanos e gerenciamento de listas de trabalho. Também fornece suporte para gerenciamento de relacionamentos e sequência de eventos para sincronizar eventos de sistemas diferentes.

  • O WebSphere Process Server fornece um rico conjunto de recursos centrados em integração de seus antecessores. Esses recursos incluem suporte integrado para transações (como two-phase commit), recuperação, manipulação de erros e recursos que conectam a todos os principais sistemas e aplicativos através de diversas interfaces que podem ser baseadas em serviços da Web ou na tecnologia Java ™ ou que usam sistema de mensagens como o mecanismo de transporte.

  • Um conjunto de adaptadores está disponível com o WebSphere Process Server que conecta processos de negócios a outras tecnologias comumente usadas (arquivos simples, Java Database Connectivity [JDBC], Protocolo de Transferência de Arquivos [FTP] e e-mail) ou aplicativos empacotados (SAP, Siebel, PeopleSoft, JD Edwards e Oracle).

  • O WebSphere Process Server também fornece ligações do WebSphere MQ, possibilitando que processos acessem serviços de forma confiável. O WebSphere Process Server possui ligações de serviços para serviços da Web, Java Message Service (JMS), WebSphere MQ, Java e contém adaptadores do WebSphere, incluindo e-mail, JDBC, arquivo simples, FTP, IBM CICS®, IBM IMS, SAP®, aplicativos Oracle® , Siebel®, PeopleSoft® e JD Edwards®.

  • Soluções de processo são montadas e implementadas no WebSphere Process Server usando a ferramenta complementar baseada no Eclipse, WebSphere Integration Developer.


Employee Carbon Dashboard and SOA

A Figura 2 mostra os produtos de base IBM SOA:

Figura 2: Arquitetura de Base IBM SOA
Diagrama da arquitetura de base do SOA

A versão 1.0 do aplicativo possui um foco limitado, especificamente para:

  • Calcular a pegada de carbono dos funcionários
  • Importar dados financeiros de um modelo de planilha predefinido
  • Importar dados de perfil do projeto com infraestrutura de TI associada de outro modelo de Excel predefinido
  • Apresentar todos os dados lado a lado em uma painel interativo para análise.

Portanto, o número de produtos e recursos da Figura 2 foram mantidos em um mínimo absoluto. A Figura 3 mostra os produtos escolhidos e a funcionalidade que fornecem.

Figura 3: Produtos Usados da Pilha de SOA para o Employee Carbon Dashboard
Diagrama de uso do produto no Employee Carbon Dashboard

Figura 3: Produtos Usados da Pilha de SOA para o Employee Carbon Dashboard

  • Websphere Business Modeler: usado para modelar diversos processos humanos e regras de negócios associados aos cálculos de carbono.
  • Websphere Business Monitor: usado para atender todos os eventos gerados pelo Process Server, como os resultados do cálculo de carbono, os resultados do cálculo de dados financeiros e os resultados de cálculo de KPI. Usamos seu painel de Espaço de Negócios para exibir todos os dados de eventos e análise de conduta.
  • Websphere Integration Developer: usado como a plataforma de desenvolvimento. Usamos o mesmo para criar todas as regras de negócios e diversos cálculos, assim como a UI.
  • Websphere Process Server: usado para criar toda a lógica de negócios e regras de negócios.

Employee Carbon Dashboard 2.0

Muitos clientes que implementarão essa solução mais provavelmente a customizarão para que se ajuste à sua arquitetura corporativa interna. Considerando a flexibilidade da estrutura de apoio, as possibilidades são praticamente infinitas. Esta seção observa algumas de nossas ideias que tiram proveito da estrutura SOA Base aberta.

Dados do Usuário

Se o mecanismo manual de entrada de dados dos funcionários não for adequada para seu uso interno, outras alternativas devem ser consideradas. Muitos fornecedores no mercado hoje oferecem soluções que são baseadas no chip de localização GPS integrado a telefones celulares. Você poderia fazer download de dados do localizador de GPS para um servidor central e importá-los de forma síncrona ou através do modo em lote para o aplicativo. Poderia, então, desenvolver regras de negócios para transformar dados de localização e perfis de funcionários em emissões de carbono. Isso solucionaria definitivamente a parte da equação de deslocamento para o trabalho e sua pegada de carbono acumulativa. Questões de privacidade teriam de ser consideradas e tratadas de forma apropriada.

A outra parte da equação seria as viagens. A maior parte das organizações desenvolveram ou usam algum sistema de gerenciamento de viagens de terceiros. Esses dados poderiam ser usados para calcular a pegada de carbono para as viagens de cada funcionário.

Processo

Cada aspecto das operações de uma empresa pode ser definido no formato de um processo de negócios. Fabricação, logística, gerenciamento da cadeia de suprimentos, gerenciamento de energia, reciclagem e gerenciamento de desperdício são todos divididos em processos de negócios sucintos, com tarefas humanas e intervenções. Esse processos de negócios precisam ser definidos, modelados, implementados, gerenciados e monitorados, que é o que a estrutura SOA é projetada para fazer melhor.

Há uma necessidade crescente entre muitas empresas, orientadas por obrigações reguladoras ou demandas de clientes, de produzir produtos e serviços mais ecológicos. Como esses produtos ou serviços são a entrega final desses processos de negócios, calcular seu custo e pegada de carbono associada são chave para obter o rótulo ecológico.

A versão 2.0 do aplicativo pode ser estendida para controlar esses processos, sua eficiência, custo e pegada de carbono associada.

Consumo de Energia

Os recursos de energia estão se tornando cada vez mais caros e as empresas precisam dar uma boa olhada em seus níveis de consumo. A maioria das empresas está começando a prestar atenção em suas contas de utilidade para estruturas físicas, centros de dados e instalações de fabricação.

Principalmente com relação a TI e seu impacto no consumo de energia, seguem algumas estatísticas ponderadas:

  • Analistas preveem que até 2010 a TI será responsável por mais de 50% do consumo elétrico de uma organização

  • TI é responsável diretamente por 2% das emissões globais de CO2. Isso é tanto quanto o segmento de mercado de linhas aéreas (Fonte: Gartner)

  • Sob as tendências de eficiência atuais, o consumo de energia nacional por servidores e datacenters poderia praticamente dobrar novamente até 2011 (Fonte: Agência de Proteção Ambiental dos EUA, Relatório para o Congresso sobre a Lei Pública de Eficiência de Energia de Servidores e Datacenters 109-431, 2 de agosto de 2007)

  • Uso médio de recursos <10% = $140B além da capacidade do servidor (Fonte: Departamento de Energia dos EUA, IDC)

  • De acordo com Gartner, “Até 2008, 50 por cento dos datacenters atuais terão capacidade de energia e resfriamento insuficiente para atender as demandas de equipamento de alta densidade”

  • 1 W de computação de aplicativo requer 27 W de energia (Fonte: Springboard Research)

A IBM oferece muitas soluções para ajudar a monitorar os consumos de energia para edifícios e datacenters. A versão 2.0 do aplicativo poderia ser expandida para controlar diversas fontes de consumo de energia, não apenas as relacionadas aos edifícios de escritórios, mas também aos datacenters.

Levando em consideração a complexidade do compromisso, um entendimento abrangente do que precisa ser controlado e as decisões que precisam ser tomadas com base nos dados apresentados direcionaria a aparência da arquitetura final. Há outros produtos no portfólio de Software IBM que foram projetados especificamente para esses propósitos.


Implementação Interna na IBM da Versão 1.0

A IBM atualmente possui uma implementação interna com a Versão 1.0 do aplicativo. Aproximadamente 100 IBMistas de diversas organizações estão enviando seus dados de viagens, de deslocamento para o trabalho ou de trabalho em casa semanalmente. O projeto está dividido em 2 fases. A primeira fase foi projetada para conscientizar sobre a contagem de carbono e fazer os funcionários criarem o hábito de enviar seus dados de forma imediata e precisa uma vez por semana.

Quando essa fase for concluída, planejamos implementar medidas de conservação, como:

  • Promover o trabalho em casa
  • Reduzir o número de dispositivos de TI usados para o que é realmente necessário
  • Incentivar os funcionários a considerarem o uso de transporte público ou pelo menos irem trabalhar dividindo carona com colegas
  • Encontrar maneiras mas eficientes de viajar e viajar somente quando absolutamente necessário.

A Fase 2 é projetada para medir o efeito dessas medidas de conservação na pegada geral de carbono dos funcionários. O resultado do projeto é ver se a conscientização se transforma em mudança de comportamento e se essa mudança se transforma em uma redução da pegada de carbono.


Conclusão

Designamos o Painel da Pegada de Carbono dos Funcionários do IBM SWG para fazer a estimativa do impacto ambiental da mão-de-obra de uma organização. Também usamos a tecnologia subjacente para acoplar essas medidas a outras métricas chave, especificamente as financeiras. O aplicativo foi construído na estrutura IBM SOA aberta para permitir a customização e interação com outros sistemas externos.

Na era de recursos de energia escassos e valiosos e um debate fervoroso sobre como o comportamento afeta o ambiente, essa solução ajuda as empresas a começarem a abordar alguns desses problemas. Sejam elas direcionadas a isso por determinadas obrigações reguladoras ou por demanda dos clientes, a maioria das empresas está percebendo a necessidade de lidar com essas questões o quanto antes.

Em partes futuras desta série, vamos descrever em detalhes como implementamos a Pegada de Carbono dos Funcionários, incluindo como usamos WebSphere Process Server, WebSphere Integration Developer, WebSphere Business Modeler e WebSphere Business Monitor.

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