The use of design process models is of great importance for developing better products. Indeed, it is one of the factors that may differentiate the best companies from the rest. However, their adoption in companies is declining. Usefulness and usability issues may be responsible for process models not to meet the needs of its users. The goal of this research is to provide deeper understanding of the users needs of design process models. Three main perspectives are provided: (1) why organizations use process models, (2) who are the users of process models, and (3) how the context of use of process models is. The research methodology adopted was the Design Research Methodology (DRM). Three stages were performed: (i) Research Clarification, (ii) Descriptive Study I, and (iii) Prescriptive Study. In the first stage, an initial literature review was carried out to collect evidences of why researching process models and their users needs is relevant for the design theory. During the second stage (Descriptive Study I), literature was reviewed to identify the purposes of use of design process models and its potential users; a focusgroup section with 24 subject matter experts was carried out to evaluate these purposes and identify process model users; and, lastly, a case study was perfomed to investigate the context of use of design process models in one organization and to portray the profile of the core users. Finally, the third stage (Prescriptive Study) aimed to uncover directions for organizations develop user-centered design process models. Four main results were achieved through this research. The first result is a deep understanding of three types of application of the design process models: (a) develop the design activity, (b) manage the design project, and (c) improve the design process. The purposes for these aplications were investigated and their level of importance were revealed. In addition, it was mapped the core users of process models for the three applications. The second result is the definition of the context of use of the models.Three dimensions of the context were depicted: the product, the design process, and the organizational structure. The third result is the set of users profiles. Empathy Maps were elaborated to represent the profiles of product engineers, project managers, and technical leaders. The last result consists in recommendations regarding the content provided to users and the process models system design. Finally, industrial practitioners will benefit from this research once it was provided evidences that the activity development application type is not properly considered in organization and that important users needs are not getting proper attention in the current models. Therefore, they will be able to make use of the recommendations outlined here. / O uso de modelos de processo de design é de grande importância no desenvolvimento de novos produtos. De fato, isto é um dos fatores que pode diferenciar as melhores empresas das outras. De qualquer modo, a adoção dos modelos nas empresas esta declinando. Problemas em utilidade e usabilidade podem ser responsáveis pelos modelos não satisfazerem as necessidades de seus usuários. Nesta pesquisa, busca-se entender as necessidades dos usuários dos modelos de processo de design. Três perspectivas são dadas: (1) porquê organizações usam modelos de processo, (2) quem são os usuários dos modelos de processo e (3) como é o contexto de uso de modelos de processo. A metodologia de pesquisa adotada foi a Metodologia de Pesquisa em Design (DRM). Três estágios foram realizados: (i) Clarificação de Pesquisa, (ii) Estudo Descritivo I, e (iii) Estudo Prescritivo. No primeiro estágio, uma revisão inicial da literatura foi executada para coletar evidências do porquê estudar modelos de processo e as necessidades de seus usuários é relevante para a teoria de design. No segundo estágio (Estudo Descritivo I), revisão da literatura ajudou a identificar os propósitos de uso de modelos de processo de design e os seus potenciais usuários; uma seção de focus group com 24 especialistas no assunto foi executado para avaliar estes propósitos e identificar usuários dos modelos de processo; e, por fim, um estudo de caso foi realizado para investigar o contesto de uso dos modelos em uma organização e para retratar o perfil dos usuários principais. Finalmente, o terceiro estágio (Estudo Prescritivo) buscou revelar direções para que as organizações desenvolvam modelos de processo de design centrados em seus usuários. Quatro principais resultados foram alcançados por meio desta pesquisa. O primeiro resultado é um entendimento profundo dos três tipos de aplicação dos modelos de processo: (a) desenvolver atividade de design, (b) gerenciar o projeto de design, e (c) melhorar o processo de design. O propósito destas três aplicações foram investigadas e os níveis de importância evidenciados. Além disso, os usuários centrais dos modelos de processo foram mapeados. O segundo resultado é a definição do contexto de uso dos modelos. Três dimensões do contexto foram retratados: o produto, o processo de design, e a estrutura organizacional. O terceiro resultado é o conjunto de perfis dos usuários. Mapas de Empatia foram elaborados para representar os perfis de engenheiros de produto, gerentes de projeto, e líderes técnicos. O último resultado consiste em recomendações feitas a respeito do conteúdo fornecido aos usuários e o sistema a ser desenvolvido. Finalmente, profissionais da indústria podem beneficiar desta pesquisa uma vez que evidências são fornecidas de que a aplicação de desenvolvimento das atividades não é adequadamente considerada em organizações e que necessidades importantes dos usuários não recebem atenção satisfatória nos modelos atuais. Sendo assim, eles serão capazes de fazer uso das recomendações aqui feitas.

The use of design process models is of great importance for developing better products. Indeed, it is one of the factors that may differentiate the best companies from the rest. However, their adoption in companies is declining. Usefulness and usability issues may be responsible for process models not to meet the needs of its users. The goal of this research is to provide deeper understanding of the users needs of design process models. Three main perspectives are provided: (1) why organizations use process models, (2) who are the users of process models, and (3) how the context of use of process models is. The research methodology adopted was the Design Research Methodology (DRM). Three stages were performed: (i) Research Clarification, (ii) Descriptive Study I, and (iii) Prescriptive Study. In the first stage, an initial literature review was carried out to collect evidences of why researching process models and their users needs is relevant for the design theory. During the second stage (Descriptive Study I), literature was reviewed to identify the purposes of use of design process models and its potential users; a focusgroup section with 24 subject matter experts was carried out to evaluate these purposes and identify process model users; and, lastly, a case study was perfomed to investigate the context of use of design process models in one organization and to portray the profile of the core users. Finally, the third stage (Prescriptive Study) aimed to uncover directions for organizations develop user-centered design process models. Four main results were achieved through this research. The first result is a deep understanding of three types of application of the design process models: (a) develop the design activity, (b) manage the design project, and (c) improve the design process. The purposes for these aplications were investigated and their level of importance were revealed. In addition, it was mapped the core users of process models for the three applications. The second result is the definition of the context of use of the models.Three dimensions of the context were depicted: the product, the design process, and the organizational structure. The third result is the set of users profiles. Empathy Maps were elaborated to represent the profiles of product engineers, project managers, and technical leaders. The last result consists in recommendations regarding the content provided to users and the process models system design. Finally, industrial practitioners will benefit from this research once it was provided evidences that the activity development application type is not properly considered in organization and that important users needs are not getting proper attention in the current models. Therefore, they will be able to make use of the recommendations outlined here. / O uso de modelos de processo de design é de grande importância no desenvolvimento de novos produtos. De fato, isto é um dos fatores que pode diferenciar as melhores empresas das outras. De qualquer modo, a adoção dos modelos nas empresas esta declinando. Problemas em utilidade e usabilidade podem ser responsáveis pelos modelos não satisfazerem as necessidades de seus usuários. Nesta pesquisa, busca-se entender as necessidades dos usuários dos modelos de processo de design. Três perspectivas são dadas: (1) porquê organizações usam modelos de processo, (2) quem são os usuários dos modelos de processo e (3) como é o contexto de uso de modelos de processo. A metodologia de pesquisa adotada foi a Metodologia de Pesquisa em Design (DRM). Três estágios foram realizados: (i) Clarificação de Pesquisa, (ii) Estudo Descritivo I, e (iii) Estudo Prescritivo. No primeiro estágio, uma revisão inicial da literatura foi executada para coletar evidências do porquê estudar modelos de processo e as necessidades de seus usuários é relevante para a teoria de design. No segundo estágio (Estudo Descritivo I), revisão da literatura ajudou a identificar os propósitos de uso de modelos de processo de design e os seus potenciais usuários; uma seção de focus group com 24 especialistas no assunto foi executado para avaliar estes propósitos e identificar usuários dos modelos de processo; e, por fim, um estudo de caso foi realizado para investigar o contesto de uso dos modelos em uma organização e para retratar o perfil dos usuários principais. Finalmente, o terceiro estágio (Estudo Prescritivo) buscou revelar direções para que as organizações desenvolvam modelos de processo de design centrados em seus usuários. Quatro principais resultados foram alcançados por meio desta pesquisa. O primeiro resultado é um entendimento profundo dos três tipos de aplicação dos modelos de processo: (a) desenvolver atividade de design, (b) gerenciar o projeto de design, e (c) melhorar o processo de design. O propósito destas três aplicações foram investigadas e os níveis de importância evidenciados. Além disso, os usuários centrais dos modelos de processo foram mapeados. O segundo resultado é a definição do contexto de uso dos modelos. Três dimensões do contexto foram retratados: o produto, o processo de design, e a estrutura organizacional. O terceiro resultado é o conjunto de perfis dos usuários. Mapas de Empatia foram elaborados para representar os perfis de engenheiros de produto, gerentes de projeto, e líderes técnicos. O último resultado consiste em recomendações feitas a respeito do conteúdo fornecido aos usuários e o sistema a ser desenvolvido. Finalmente, profissionais da indústria podem beneficiar desta pesquisa uma vez que evidências são fornecidas de que a aplicação de desenvolvimento das atividades não é adequadamente considerada em organizações e que necessidades importantes dos usuários não recebem atenção satisfatória nos modelos atuais. Sendo assim, eles serão capazes de fazer uso das recomendações aqui feitas.

Durante muitos anos tem-se usado a técnica de programação linear (Linear programming- LP) para abordar o problema do planejamento da produção em refinarias de petróleo. Esta técnica é baseada na linearização do comportamento não linear dos processos num conjunto particular de condições operacionais. Contudo, modelos lineares não são uma boa representação da operação dos processos de refino, pois estes envolvem diferentes operações físicas (separação de fases, mistura de correntes intermediárias, etc.) e químicas (reações de craqueamento, reações de hidrotratamento, etc.) caracterizadas pelo seu comportamento não linear. Como conseqüência, os resultados (plano de operação) de modelos de planejamento da produção baseados na técnica de programação linear são de difícil implementação na operação. Por outro lado, recentes avanços na capacidade de cálculo dos computadores, assim como nas ferramentas matemáticas (algoritmos de otimização) utilizadas para solucionar os modelos de planejamento da produção, permitem a implementação de modelos não lineares de processos em modelos de planejamento da produção. Este trabalho é focado na formulação de modelos de processos adequados (boa aproximação da operação e baixo custo computacional) para o planejamento da produção em refinarias de petróleo. Inicialmente, é abordada a formulação de um modelo empírico para unidade de destilação o qual foi validado com sucesso usando um simulador rigoroso de processos. A seguir, um modelo empírico para uma unidade de craqueamento catalítico fluidizado (FCC) foi gerado e validado a partir de dados obtidos num simulador rigoroso de processo da PETROBRAS. Estes modelos empíricos superam as limitações dos modelos lineares e não lineares para unidades de destilação e unidades de FCC previamente propostos por outros autores. Em seguida, os modelos empíricos desenvolvidos foram implementados no planejamento da produção (para um único período) de duas refinarias: uma de pequena escala (só duas unidades de processo) e uma de média escala (com 7 unidades de processo). Os modelos de planejamento resultaram em dois problemas de programação não linear que foram resolvidos usando três solvers (CONOPT 3, IPOPT e MINOS) disponíveis na plataforma computacional GAMS (General Algebraic Modeling System). Os modelos de planejamento da produção foram resolvidos com sucesso num tempo computacional inferior a um segundo (CPU time < 1 s) pelos solvers. / For many years production planning problems in the petroleum refineries have been addressed using the linear programming (LP) technique. This technique is based on linear process models (linearization of nonlinear process behavior at a particular set of operating conditions). Nevertheless, the linear process models are not suitable for refinery process modeling, since refinery processes involve both physical (phase separations, blending operations, etc.) and chemical operations (cracking reactions, hydrotreating reactions, etc.) that are characterized by their nonlinear nature. Due to this fact, the results (operating plans) from production planning models based on the linear programming technique are operationally not reliable. On the other hand, recent advances in the computer hardware and in the mathematical tools (optimization algorithms) used for the solution of production planning problems, allow the implementation of nonlinear process models in the production planning models. This work deals with the formulation of non linear empirical process models for petroleum refinery planning. Firstly, the formulation of non linear empirical process model for refinery process is addressed. Two processes were studied: distillation and fluid catalytic cracking (FCC). An empirical model for crude distillation units was developed and successfully validated using rigorous simulations carried out in HYSYS® and the empirical model for a FCC unit was developed and successfully validated using a rigorous FCC simulator from PETROBRAS. These empirical models overcome the limitations of both linear and nonlinear empirical models for crude distillation and FCC units previously developed by others authors. Subsequently, the empirical models developed in this work were successfully implemented in the production planning model for two refineries: a small scale refinery (with two process units) and a medium scale refinery (with 7 process units). The production planning models resulted in two nonlinear programming problems that were solved using three different solvers (CONOPT 3, IPOPT and MINOS) available in GAMS (General Algebraic Modeling System) platform. The computational time for the solution of the production planning models were less than 1 second (CPU time < 1 s).

Durante muitos anos tem-se usado a técnica de programação linear (Linear programming- LP) para abordar o problema do planejamento da produção em refinarias de petróleo. Esta técnica é baseada na linearização do comportamento não linear dos processos num conjunto particular de condições operacionais. Contudo, modelos lineares não são uma boa representação da operação dos processos de refino, pois estes envolvem diferentes operações físicas (separação de fases, mistura de correntes intermediárias, etc.) e químicas (reações de craqueamento, reações de hidrotratamento, etc.) caracterizadas pelo seu comportamento não linear. Como conseqüência, os resultados (plano de operação) de modelos de planejamento da produção baseados na técnica de programação linear são de difícil implementação na operação. Por outro lado, recentes avanços na capacidade de cálculo dos computadores, assim como nas ferramentas matemáticas (algoritmos de otimização) utilizadas para solucionar os modelos de planejamento da produção, permitem a implementação de modelos não lineares de processos em modelos de planejamento da produção. Este trabalho é focado na formulação de modelos de processos adequados (boa aproximação da operação e baixo custo computacional) para o planejamento da produção em refinarias de petróleo. Inicialmente, é abordada a formulação de um modelo empírico para unidade de destilação o qual foi validado com sucesso usando um simulador rigoroso de processos. A seguir, um modelo empírico para uma unidade de craqueamento catalítico fluidizado (FCC) foi gerado e validado a partir de dados obtidos num simulador rigoroso de processo da PETROBRAS. Estes modelos empíricos superam as limitações dos modelos lineares e não lineares para unidades de destilação e unidades de FCC previamente propostos por outros autores. Em seguida, os modelos empíricos desenvolvidos foram implementados no planejamento da produção (para um único período) de duas refinarias: uma de pequena escala (só duas unidades de processo) e uma de média escala (com 7 unidades de processo). Os modelos de planejamento resultaram em dois problemas de programação não linear que foram resolvidos usando três solvers (CONOPT 3, IPOPT e MINOS) disponíveis na plataforma computacional GAMS (General Algebraic Modeling System). Os modelos de planejamento da produção foram resolvidos com sucesso num tempo computacional inferior a um segundo (CPU time < 1 s) pelos solvers. / For many years production planning problems in the petroleum refineries have been addressed using the linear programming (LP) technique. This technique is based on linear process models (linearization of nonlinear process behavior at a particular set of operating conditions). Nevertheless, the linear process models are not suitable for refinery process modeling, since refinery processes involve both physical (phase separations, blending operations, etc.) and chemical operations (cracking reactions, hydrotreating reactions, etc.) that are characterized by their nonlinear nature. Due to this fact, the results (operating plans) from production planning models based on the linear programming technique are operationally not reliable. On the other hand, recent advances in the computer hardware and in the mathematical tools (optimization algorithms) used for the solution of production planning problems, allow the implementation of nonlinear process models in the production planning models. This work deals with the formulation of non linear empirical process models for petroleum refinery planning. Firstly, the formulation of non linear empirical process model for refinery process is addressed. Two processes were studied: distillation and fluid catalytic cracking (FCC). An empirical model for crude distillation units was developed and successfully validated using rigorous simulations carried out in HYSYS® and the empirical model for a FCC unit was developed and successfully validated using a rigorous FCC simulator from PETROBRAS. These empirical models overcome the limitations of both linear and nonlinear empirical models for crude distillation and FCC units previously developed by others authors. Subsequently, the empirical models developed in this work were successfully implemented in the production planning model for two refineries: a small scale refinery (with two process units) and a medium scale refinery (with 7 process units). The production planning models resulted in two nonlinear programming problems that were solved using three different solvers (CONOPT 3, IPOPT and MINOS) available in GAMS (General Algebraic Modeling System) platform. The computational time for the solution of the production planning models were less than 1 second (CPU time < 1 s).

[pt] Esta dissertação é um estudo sobre o designer empreendedor e os modelos de processo de design e inovação no contexto das startups com base de design. Em um momento em que as tecnologias de manufatura digital e os meios digitais permitem ao designer projetar, produzir e distribuir de forma independente seus produtos, as possibilidades de sua atuação se transformam. O interesse pelo tema deste trabalho e pela relação entre empreendedorismo e design visa contribuir para o campo e preencher uma lacuna existente na formação dos designers no que toca as diferentes maneiras de atuação no mercado hoje. Assim, essa dissertação pesquisou os processos de design e de inovação descritos na literatura e as formas de estruturação de processos utilizados na prática diária do empreendedorismo em design.Esta pesquisa se organizou através de revisão bibliográfica sobre modelos de processo de design e modelos de processo de inovação. Posteriormente, foram realizadas entrevistas semiestruturadas com designers empreendedores para compreender como sua atuação na prática social e a vivência do empreendedorismo em design moldam os processos destes profissionais. Como resultados são elencados modelos de processo de referência e feitas considerações sobre as características deste designer empreendedor e suas formas de estruturação de processos no que toca as formulações de estratégias de negócios, esquemas produtivos, esquemas de viabilização econômica dos projetos e saídas comerciais para os produtos. São assim levantados pontos a serem considerados para uma discussão alicerçada naquilo que guia os designers na realização de seus projetos, os modelos de processo de design de produto no contexto do empreendedorismo. / [en] This dissertation is a study on the entrepreneurial designer and the design and innovation process models in the context of design intensive startups. At a time when digital manufacturing technologies and digital media allow the designer to independently design, produce and distribute their products, the possibilities of their performance are transformed. The interest in the theme of this work and the relationship between entrepreneurship and design aims to contribute to the field and fill a gap in the training of designers in what concerns the different ways of acting in the market today. Thus, this dissertation investigated the processes of design and innovation described in the literature and the forms of process structure used in the daily practice of entrepreneurship in design. This research was organized through a literature review on models of the design process and innovation process models. Subsequently, semi-structured interviews were conducted with entrepreneurial designers to understand how their work in social practice and the experience of entrepreneurship in design shape the processes of these professionals. As results are listed reference process models and made considerations about the characteristics of this entrepreneurial designer and its forms of process structuring in what concerns the formulations of business strategies, productive schemes, schemes of economic feasibility of the projects and commercial outlets for the products . Thus points are raised to be considered for a discussion based on what guides designers in the realization of their projects, the product design process models in the context of entrepreneurship.