pycreditools 0.2.6

Credit Risk Simulation and Policy Optimization — Python edition of creditools

📊 PyCrediTools

Credit Risk Simulation, Policy Optimization, and Risk Clustering for Python

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PyCrediTools é uma biblioteca de ponta desenvolvida especificamente para equipes de Risco de Crédito. Ela fornece motores computacionais de alta performance para Simulação de Funis de Decisão (Trade-off de Políticas) e Agrupamento Autónomo de Risco (Risk Clustering).

Esqueça o método de tentativa e erro. Com o PyCrediTools, você pode testar filtros de bureau, simular e otimizar cortes de score por loja/região e agrupar seu portfólio aprovado em Ratings contíguos de risco de forma matematicamente ótima e temporalmente estável.

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🚀 Instalação

O pacote pode ser instalado diretamente do repositório GitHub:

pip install git+https://github.com/matheuspasche/pycreditools.git

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💡 Core Features

• Credit Policy Simulation: Monte esteiras de decisão compostas por múltiplos estágios (Filtros duros de bureau, Regras de Corte de Score, Propensões Variáveis de Fechamento de Contrato).
• Automated Risk Clustering: Agrupe faixas de score em "Ratings de Risco" (A a E) sob restrições rigorosas de negócio (Monotonicidade de risco, Volume Mínimo por grupo e Estabilidade Temporal de Safras).
• Monotonic Sorting Kernel: (Novo!) Garante que ratings de score único sejam estritamente contíguos e ordenados, eliminando sobreposição ou cruzamento de notas (scores mais altos sempre recebendo classificações melhores ou iguais).
• Longitudinal Stability: O motor Ward calcula inibições de cruzamento de risco de forma contínua ao longo de múltiplos períodos (vintages/safras).

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📖 Caso de Uso: Substituição de Política Legada (Showcase V14)

Esta seção demonstra o uso real da biblioteca para simular e aprovar a substituição de uma política legada (legacy_score com corte único p78) por um novo modelo campeão (score_5) regionalizado por loja.

O fluxo de execução e validação completo está disponível em tutorial_masterclass_v14.ipynb.

1. Modelagem do Funil de Aprovação (Bureau + Regras de Entrada)

Aplicamos os novos escudos rígidos de entrada (hard filters) e incluímos o ponto de corte do score vigente para comparação direta do funil cumulativo sobre a base de propostas:

import pandas as pd
from pycreditools import CreditPolicy, col

# Criamos a política base com escudos rígidos de entrada
policy_hf = (
    CreditPolicy(
        applicant_id_col="applicant_id",
        score_cols=["score_2", "score_3", "score_4", "score_5"],
        current_approval_col="approved",
        actual_default_col="actual_default",
        time_col="safra"
    )
    .filter("CPF Válido", col("cpf_valido") == True)
    .filter("Teto Negativação", col("vl_negativacao") <= 1500)
    .filter("Teto Atraso SCR", col("vl_vencido_scr") <= 3000)
    .filter("Teto Protestos", col("vl_protestos") <= 500)
)

# Adicionamos o ponto de corte vigente na política de comparação legada
policy_legacy_hf = (
    policy_hf
    .filter("Ponto de Corte Vigente", col("legacy_score") >= LEGACY_CUT)
)

O funil de aprovação cumulativo resultante (incluindo o corte vigente):

Etapa	Volume	% Funil	Δ Etapa
Top of Funnel	667,348	100.0%	—
Após CPF Válido	666,017	99.8%	-0.2%
Após Teto Negativação	604,823	90.6%	-9.2%
Após Teto SCR	565,019	84.7%	-6.6%
Após Teto Protestos	528,232	79.2%	-6.5%
Após Ponto de Corte Vigente	136,711	20.5%	-74.1%
Pós-todos os HF (combinado)	136,711	20.5%	—

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2. Curva de Otimização e Fronteira Eficiente

Avaliamos os quatro scores candidatos (score_2 a score_5) confrontando sua taxa de aprovação contra a inadimplência projetada. O gráfico de Fronteira Eficiente abaixo exibe o desempenho de cada modelo, marcando com um "X" a performance da política histórica legada.

O Score 5 domina claramente a fronteira de eficiência. Ao mesmo nível de aprovação da política histórica (~20.4%), ele projeta uma inadimplência de aprovados drasticamente menor. Prosseguimos a calibração final exclusivamente com ele.

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3. Calibração de Inadimplência Plana (Flat Default Rate) por Loja

Para otimizar a alocação de capital e limite de crédito por região geográfica, substituímos a estratégia de aprovação plana por uma política de Inadimplência Plana (Flat Default Rate). Calibramos os cortes por região para atingir um alvo estável de 5.80% de PD Estressada localmente, permitindo que a taxa de aprovação flutue de acordo com a qualidade do público local.

# Notas de corte regionalizadas para atingir alvo de 5.80% PD estressada
cutoffs_loja = {
    "Centro-Oeste": 804,
    "Nordeste": 806,
    "Norte": 794,
    "Sudeste": 778,
    "Sul": 776,
}

def politica_loja(df_in):
    passa = pd.Series(False, index=df_in.index)
    for loja, cut in cutoffs_loja.items():
        passa.loc[(df_in["region"]==loja) & (df_in["score_5"]>=cut)] = True
    return passa

policy_final = (
    policy_hf
    .filter("Score Regionalizado Flat PD", politica_loja)
    .rate("Propensão de Contrato", base_rate=1.0, variable="take_up_rate")
)

Estatísticas regionais resultantes da simulação da política final:

Região / Loja	Nota de Corte	Taxa de Aprovação Local	PD Estressada
Centro-Oeste	804	18.37%	5.54%
Nordeste	806	16.94%	5.67%
Norte	794	17.67%	5.79%
Sudeste	778	22.32%	5.86%
Sul	776	23.33%	5.83%

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4. Agrupamento de Risco (Clustering) nos Sobreviventes

Classificamos os clientes aprovados sob a nova política (sobreviventes) em DEV no modelo de agrupamento Ward, gerando Ratings contíguos. O motor garante a contiguidade e a ordenação de forma 100% consistente.

# Treinado na população aprovada sobrevivente
df_train_dev = res_final[
    (res_final["new_approval"] > 0.0) &
    (res_final["sample"] == "DEV")
].copy()

group_res = find_risk_groups(
    data=df_train_dev,
    score_cols="score_5",
    default_col="actual_default",
    bins=30,
    max_groups=5,
    min_vol_ratio=0.01,
    method="ward",
    time_col="safra",
    max_crossings=1
)

A estrutura de Ratings resultante e sua validação temporal:

Rating	Faixa de Score 5	Inad. DEV	Inad. OOT	Vol. DEV (Aprovados)	Vol. OOT (Aprovados)
A	941 a 1000	1.66%	1.69%	42,205	19,642
B	890 a 940	4.05%	4.31%	27,381	12,860
C	870 a 889	5.77%	5.73%	14,181	6,667
D	822 a 869	8.01%	8.11%	36,879	17,719
E	776 a 821	10.22%	10.74%	18,421	9,005

Abaixo, plotamos a estabilidade temporal das safras de performance observada dos aprovados sob a nova política, provando que a segregação se mantém robusta e livre de sobreposições ao longo de todo o histórico:

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5. Dissecção dos Swaps e Quadrantes de Decisão

A transição de modelo altera a composição da carteira. Avaliamos a performance real observada para os clientes recusados na nova mas aceitos na antiga (Swap Out) vs a performance estressada para os novos aceitos (Swap In):

Quadrante	Vol. Contratado Esperado	Taxa de Inadimplência	Origem dos Dados
Keep In	68,912	4.54%	Observado (actual_default)
Swap In	23,159	10.11%	Simulado Estressado (Angulado)
Swap Out	25,952	14.33%	Observado Histórico Legado
Keep Out	0	N/A	Sem dados (Rejeitados por ambas)

[!NOTE] Para a simulação dos Swap Ins (Magnum), utilizamos uma estratégia de Agravamento Angulado de risco para precificar de forma conservadora a seleção adversa. O estresse é aplicado de forma incremental por Rating de risco (do melhor para o pior), penalizando mais os ratings mais arriscados:

• Rating A: 1.20x (+20% de estresse)
• Rating B: 1.30x (+30% de estresse)
• Rating C: 1.40x (+40% de estresse)
• Rating D: 1.40x (+40% de estresse)
• Rating E: 1.50x (+50% de estresse)

Aqui está um trecho do código onde definimos e adicionamos esse agravamento angulado por Rating de risco através da classe CustomStress:

from pycreditools import CustomStress

# Agravamento Angulado Swap In (A=1.2× a E=1.50×)
def angulado(df_swap, pd_col):
    mapa = {"A": 1.20, "B": 1.30, "C": 1.40, "D": 1.40, "E": 1.50}
    fator = df_swap["Rating"].map(mapa).fillna(1.4)
    return (df_swap[pd_col] * fator).clip(0, 1)

policy_magnum = (
    policy_final
    .add_stress(CustomStress(angulado))
)

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6. Equilíbrio de Volume e Risco no P&L

A nova política estruturada alcança um resultado extremamente equilibrado no P&L contratado esperado:

1. Atração Saudável: Com um motor discriminatório muito superior (Score 5), aprovamos clientes de menor risco. Ao calibrar a taxa de conversão (take-up rate) refletindo o apetite real dos clientes (de 41% nos melhores scores até 95% nos scores mais baixos), mitigamos a seleção adversa.
2. Substituição Eficiente (Swaps): Trocamos com sucesso o público de alto risco do legado (Swap Out com inadimplência de 14.33%) por um público qualificado (Swap In com inadimplência esperada mesmo com estresse angulado de 10.11%).
3. Efeito Win-Win: O resultado final demonstra que conseguimos reduzir a inadimplência contratada global do portfólio de 7.18% para 5.94% (uma redução de -17.3% no risco total contratado sob estresse angulado rigoroso) enquanto o volume de contratos esperado ficou em 92,071 (contra 94,675 legados, uma pequena redução planejada de -2.8% para maior segurança operacional e controle de risco).

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7. Resumo do Impacto de P&L Executivo (Tabela Delta)

A comparação consolidada entre as políticas prova o sucesso do novo motor de simulação:

Métrica	Política Legada	Nova Política (Flat PD)	Delta Absoluto	Delta Relativo
Aprovação Global (% ToF)	20.47%	20.50%	+0.02%	+0.1%
Inadimplência Contratada (P&L)	7.18%	5.94%	-1.24%	-17.3%
Volume Contratado Esperado	94,675	92,071	-2,604	-2.8%

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8. Crash Test: Resiliência dos Swap Ins (Estresse e Breakeven)

Como a performance dos Swap Ins é simulada, realizamos um teste de estresse severo aplicando multiplicadores de inadimplência sobre essa população. Variamos o fator de estresse de 1.0x até 10.0x no TradeoffAnalyzer para determinar a resiliência da carteira até o ponto de equilíbrio (breakeven) com a política histórica.

O ponto de breakeven é atingido em 2.25x. Isto significa que a inadimplência real do público Swap In teria de ser 2.25 vezes maior do que a estimada pelo modelo (e já estressada angularmente) para que a perda agregada da nova carteira subisse até os 7.18% da política antiga. Esse colchão de resiliência de 125% de sobrecarga prova a segurança operacional e resiliência extrema da nova política de Inadimplência Plana.

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9. Exportação e Uso em Produção (Decision Engines)

O pacote permite integrar e implantar a inteligência de decisão calibrada diretamente em motores e microsserviços de produção. Para isso, o DeploymentPolicy expõe exportadores simplificados para pontuar proponentes:

• Exportar Regras Limpas (Produção): Gera um arquivo JSON contendo apenas as expressões lógicas e faixas contínuas de score de cada Rating. Este formato é ideal para motores que rodam em Go, Java, Node.js ou SQL.

  dep_policy = policy.export(rating_recipe=group_res.recipe)
  dep_policy.save_production_rules("politica_producao.json")
  

• JSON Limpo Exportado:

  {
      "etapas_funil": [
          { "posicao": 1, "nome": "CPF Válido", "tipo": "filtro", "expressao": "(cpf_valido == True)" },
          { "posicao": 2, "nome": "Corte Regional por Loja", "tipo": "filtro", "expressao": "(region == 'Sudeste' & score_5 >= 778) | (region == 'Nordeste' & score_5 >= 806)" }
      ],
      "classificacao_ratings": {
          "score_coluna": "score_5",
          "coluna_segmentacao": "region",
          "segmentos": {
              "Sudeste": [
                  { "rating": "A", "nota_minima": 928, "nota_maxima": 1000 },
                  { "rating": "B", "nota_minima": 890, "nota_maxima": 927 },
                  { "rating": "C", "nota_minima": 778, "nota_maxima": 889 }
              ],
              "Nordeste": [
                  { "rating": "A", "nota_minima": 915, "nota_maxima": 1000 },
                  { "rating": "B", "nota_minima": 860, "nota_maxima": 914 },
                  { "rating": "C", "nota_minima": 806, "nota_maxima": 859 }
              ]
          }
      }
  }
  

• Bases de Retorno Padronizadas e Imutáveis: O método .predict(df, simple=True) retorna uma cópia isolada (.copy()) contendo exatamente as colunas padrão de controle (decisao, motivo, contratou, inadimplente, cenario, rating).

  • Base Simplificada (simple=True): Ótima para auditoria e logs de API de produção.
  • Base Bruta/Analítica (simple=False): Retorna todas as colunas intermediárias (PDs, status por etapa do funil) para modelagem e estudos analíticos de risco.

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🛠️ Contribuir e Desenvolver

Para executar a suíte de testes unitários e verificar o comportamento do motor:

git clone https://github.com/matheuspasche/pycreditools.git
cd pycreditools
pip install -e .
pytest tests/

📜 Licença

Distribuído sob a licença MIT. Desenvolvido para modelagem e engenharia de risco financeiro moderno.