Análise de Churn em Telecomunicações: Estratégias de Retenção para Provedores de Internet

1. Introdução

Problema e Relevância

No mercado altamente competitivo de telecomunicações, a perda de clientes (conhecida como churn) é um dos maiores desafios financeiros para empresas distribuidoras de internet regional e nacional. Adquirir um novo cliente gera custos elevados de marketing, instalação e subsídios de equipamentos. Portanto, prever o cancelamento e reter o cliente atual é drasticamente mais barato e estratégico para a saúde financeira e operacional da empresa.

Nota de Impacto: Reter um cliente na base custa, em média, de 5 a 7 vezes menos do que o esforço comercial e operacional de trazer um novo assinante de fibra óptica.

Abordagem Proposta e Metodologia

Para endereçar este problema, utilizaremos uma base de dados pública de clientes de telecomunicações (Telco Customer Churn). A metodologia consistirá no pré-processamento e limpeza de dados no ecossistema tidyverse do R, seguidos por uma Análise Exploratória de Dados (EDA) quantitativa e qualitativa, buscando identificar variáveis críticas que correlacionam com a evasão.

Nossa abordagem focará no cruzamento de dados demográficos, tipos de serviços contratados (como planos de fibra ótica) e contratos financeiros. Utilizaremos técnicas de engenharia de recursos (criação de novas variáveis de custos diários) e visualizações gráficas avançadas para identificar o perfil do cliente propenso ao cancelamento antes que este ocorra.

Benefícios para Potenciais Clientes da Análise

Os principais clientes desta análise são os Gestores de Marketing e a Equipe de Retenção e Sucesso do Cliente (Customer Success). Os insights gerados permitirão que a empresa crie campanhas de fidelização cirúrgicas, como ofertas de upgrade de contrato ou manutenção preventiva para clientes de alto risco, reduzindo a taxa de churn geral e aumentando o valor do tempo de vida do cliente (LTV).


2. Pacotes Requeridos

A reprodutibilidade desta análise depende dos pacotes descritos a seguir. Eles cobrem todas as fases do ciclo de ciência de dados, fornecendo as funções necessárias para a manipulação de dados e para o desenvolvimento de visualizações e mapas interativos.

# Engenharia de Dados e Limpeza

library(tidyverse)   # Manipulação de dados (dplyr, tidyr) e gráficos base (ggplot2)

library(janitor)     # Padronização e limpeza dos nomes das colunas (clean_names)

library(skimr)       # Resumo estatístico consolidado e visual das variáveis


# Interatividade e Formatação Avançada

library(DT)          # Geração de tabelas HTML interativas e pagnadas

library(plotly)      # Conversão de gráficos estáticos em visuais interativos

library(scales)      # Formatação estética de valores nos eixos dos gráficos

3. Preparação dos Dados

Fonte dos Dados

Os dados utilizados nesta análise são públicos e foram disponibilizados originalmente pela IBM Accelerator no repositório de comunidade da plataforma. Você pode acessar a fonte original através do link: Telco Customer Churn: IBM Dataset. O registro e a coleta das ocorrências de assinaturas refletem o comportamento de clientes de uma empresa de telecomunicações na Califórnia durante o terceiro trimestre, servindo como uma excelente base de simulação mercadológica para operações de provedores de internet e fibra óptica.


Descrição do Dataset

O conjunto de dados original é composto por 7.043 observações (linhas) e 33 variáveis (colunas). Cada registro mapeia um cliente único a partir de chaves identificadoras, informações de localização residencial no estado da Califórnia, dados demográficos essenciais, tipos de contratos vigentes, formas de pagamento, serviços de telefonia e, de forma centralizada para nosso escopo, a presença de planos de internet acompanhados de serviços agregados de segurança digital e streaming de mídia.


Importação

# Importar dataset de churn relacionado a consumidores de telecomunicações
dados_brutos <- read_csv("Telco_customer_churn.csv")

#Verificar dimensões do dataset original
dim(dados_brutos)
## [1] 7043   33
glimpse(dados_brutos)
## Rows: 7,043
## Columns: 33
## $ CustomerID          <chr> "3668-QPYBK", "9237-HQITU", "9305-CDSKC", "7892-PO…
## $ Count               <dbl> 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,…
## $ Country             <chr> "United States", "United States", "United States",…
## $ State               <chr> "California", "California", "California", "Califor…
## $ City                <chr> "Los Angeles", "Los Angeles", "Los Angeles", "Los …
## $ `Zip Code`          <dbl> 90003, 90005, 90006, 90010, 90015, 90020, 90022, 9…
## $ `Lat Long`          <chr> "33.964131, -118.272783", "34.059281, -118.30742",…
## $ Latitude            <dbl> 33.96413, 34.05928, 34.04801, 34.06213, 34.03922, …
## $ Longitude           <dbl> -118.2728, -118.3074, -118.2940, -118.3157, -118.2…
## $ Gender              <chr> "Male", "Female", "Female", "Female", "Male", "Fem…
## $ `Senior Citizen`    <chr> "No", "No", "No", "No", "No", "No", "Yes", "No", "…
## $ Partner             <chr> "No", "No", "No", "Yes", "No", "Yes", "No", "No", …
## $ Dependents          <chr> "No", "Yes", "Yes", "Yes", "Yes", "No", "No", "No"…
## $ `Tenure Months`     <dbl> 2, 2, 8, 28, 49, 10, 1, 1, 47, 1, 17, 5, 34, 11, 2…
## $ `Phone Service`     <chr> "Yes", "Yes", "Yes", "Yes", "Yes", "Yes", "No", "Y…
## $ `Multiple Lines`    <chr> "No", "No", "Yes", "Yes", "Yes", "No", "No phone s…
## $ `Internet Service`  <chr> "DSL", "Fiber optic", "Fiber optic", "Fiber optic"…
## $ `Online Security`   <chr> "Yes", "No", "No", "No", "No", "No", "No", "No int…
## $ `Online Backup`     <chr> "Yes", "No", "No", "No", "Yes", "No", "No", "No in…
## $ `Device Protection` <chr> "No", "No", "Yes", "Yes", "Yes", "Yes", "Yes", "No…
## $ `Tech Support`      <chr> "No", "No", "No", "Yes", "No", "Yes", "No", "No in…
## $ `Streaming TV`      <chr> "No", "No", "Yes", "Yes", "Yes", "No", "No", "No i…
## $ `Streaming Movies`  <chr> "No", "No", "Yes", "Yes", "Yes", "No", "Yes", "No …
## $ Contract            <chr> "Month-to-month", "Month-to-month", "Month-to-mont…
## $ `Paperless Billing` <chr> "Yes", "Yes", "Yes", "Yes", "Yes", "No", "Yes", "N…
## $ `Payment Method`    <chr> "Mailed check", "Electronic check", "Electronic ch…
## $ `Monthly Charges`   <dbl> 53.85, 70.70, 99.65, 104.80, 103.70, 55.20, 39.65,…
## $ `Total Charges`     <dbl> 108.15, 151.65, 820.50, 3046.05, 5036.30, 528.35, …
## $ `Churn Label`       <chr> "Yes", "Yes", "Yes", "Yes", "Yes", "Yes", "Yes", "…
## $ `Churn Value`       <dbl> 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,…
## $ `Churn Score`       <dbl> 86, 67, 86, 84, 89, 78, 100, 92, 77, 97, 74, 66, 6…
## $ CLTV                <dbl> 3239, 2701, 5372, 5003, 5340, 5925, 5433, 4832, 57…
## $ `Churn Reason`      <chr> "Competitor made better offer", "Moved", "Moved", …

Limpeza

Antes de qualquer análise, o dataset original passou por um pipeline de limpeza estruturado em seis etapas.

Passo 1 — Padronização de Sintaxe (Nomes de Colunas)

As variáveis originais do conjunto de dados possuem letras maiúsculas e espaços vazios (ex: Tenure Months, Monthly Charges), o que costuma gerar falhas de digitação e problemas de sintaxe no ambiente R. Utilizamos a função clean_names() para converter todas as colunas para o padrão corporativo snake_case.

# Padronização de nomes das colunas
dados_limpos <- dados_brutos %>% 
  clean_names()

Passo 2 — Filtragem de Escopo (Foco em Internet)

filtramos a base para descartar registros de consumidores que não assinam o serviço de internet (internet_service != “No”).

# Mantendo apenas o ecossistema de clientes de internet
dados_limpos <- dados_limpos %>% 
  filter(internet_service != "No")

Passo 3 — Correção de Tipagem e Tratamento de Dados Ausentes

Identificou-se uma peculiaridade na variável de faturamento acumulado (total_charges). Clientes novos (com tempo de contrato zerado) registram essa informação como uma string com espaço vazio ” “, forçando o R a interpretar a coluna inteira como texto (character). Forçamos a conversão para numérico e removemos os valores nulos gerados (NA).

# Correção do campo de cobranças totais e remoção de registros nulos
dados_limpos <- dados_limpos %>% 
  mutate(total_charges = as.numeric(total_charges)) %>% 
  filter(!is.na(total_charges))

Passo 4 — Engenharia de Recursos (Criação de Combos)

Para enriquecer a análise exploratória, criamos dois novos indicadores estratégicos de valor agregado (recursos que não existem no dado bruto):

seguranca_total: Identifica se o usuário adquire proteção ponta a ponta (Segurança Online e Backup Online).

combo_streaming: Mapeia se o cliente utiliza a conexão para entretenimento total (Streaming de TV e Filmes).

# Criação de variáveis de inteligência de mercado
dados_limpos <- dados_limpos %>% 
  mutate(
    seguranca_total = ifelse(online_security == "Yes" & online_backup == "Yes", "Sim", "Não"),
    combo_streaming = ifelse(streaming_tv == "Yes" & streaming_movies == "Yes", "Sim", "Não")
  )

Passo 5 — Recodificação de Tipos (Conversão para Fatores)

As colunas de texto contendo categorias qualitativas (ex: “Yes”/“No”) e os novos grupos criados precisam ser convertidos explicitamente para a estrutura de Fatores (factors). Isso garante que os algoritmos de visualização e resumos estatísticos processem as métricas corretamente.

# Normalização das variáveis qualitativas categóricas
dados_limpos <- dados_limpos %>% 
  mutate(across(c(gender, senior_citizen, partner, dependents, phone_service, 
                  multiple_lines, internet_service, online_security, online_backup, 
                  device_protection, tech_support, streaming_tv, streaming_movies, 
                  contract, paperless_billing, payment_method, churn_label,
                  seguranca_total, combo_streaming), as.factor))

Passo 6 — Seleção de Variáveis de Interesse

Por fim, efetuamos a redução de dimensionalidade do banco de dados. Descartamos identificadores operacionais redundantes e coordenadas geográficas que desviam do objetivo do negócio, mantendo apenas as 15 colunas cruciais.

# Redução do dataframe para as variáveis foco do negócio (Demográficas, Contrato, Serviços e Financeiras)
dados_limpos <- dados_limpos %>% 
  select(
    # Demográficas (Buscando variações de maiúsculas/minúsculas para blindar o código)
    any_of(c("gender", "Gender")),
    any_of(c("senior_citizen", "SeniorCitizen", "Senior_Citizen")),
    any_of(c("partner", "Partner")),
    any_of(c("dependents", "Dependents")),
    
    # Tempo e Contrato
    tenure_months, contract,
    
    # Serviços de Internet e Combos Criados
    internet_service, online_security, online_backup, seguranca_total, 
    streaming_tv, streaming_movies, combo_streaming,
    
    # Financeiras e Variável Alvo
    monthly_charges, total_charges, cltv, churn_label
  )

# Mostra os 5 primeiros registros formatados em tabela para validação do resultado
knitr::kable(head(dados_limpos, n = 5), caption = "Tabela 3: Verificação final das colunas selecionadas para a EDA")
Tabela 3: Verificação final das colunas selecionadas para a EDA
gender senior_citizen partner dependents tenure_months contract internet_service online_security online_backup seguranca_total streaming_tv streaming_movies combo_streaming monthly_charges total_charges cltv churn_label
Male No No No 2 Month-to-month DSL Yes Yes Sim No No Não 53.85 108.15 3239 Yes
Female No No Yes 2 Month-to-month Fiber optic No No Não No No Não 70.70 151.65 2701 Yes
Female No No Yes 8 Month-to-month Fiber optic No No Não Yes Yes Sim 99.65 820.50 5372 Yes
Female No Yes Yes 28 Month-to-month Fiber optic No No Não Yes Yes Sim 104.80 3046.05 5003 Yes
Male No No Yes 49 Month-to-month Fiber optic No Yes Não Yes Yes Sim 103.70 5036.30 5340 Yes

Dataset Limpo

Para conferir o resultado da limpeza, são exibidas abaixo as dez primeiras observações com as colunas mais relevantes para a análise. A tabela é interativa: é possível buscar, ordenar e navegar pelas páginas.

Variáveis de Interesse

Após a execução do pipeline de pré-processamento, a base de dados foi refinada de 33 para 15 variáveis de interesse estratégico, totalizando os registros apenas dos consumidores que possuem o serviço de internet ativo na empresa. Abaixo, apresenta-se o perfil estrutural e a distribuição dessas variáveis, divididas entre métricas quantitativas (numéricas) e qualitativas (categóricas) para atender às exigências de documentação do projeto.

Resumo das Variáveis Quantitativas (Numéricas)

O comportamento financeiro e o tempo de casa dos clientes ativos de internet apresentam as seguintes características centrais:

Tabela 2: Resumo Estatístico das Variáveis Numéricas
Variável Mínimo Média Mediana Desvio Padrão Máximo
cltv 2003.00 4408.40 4543.50 1182.70 6500.00
monthly_charges 23.45 76.86 79.50 21.93 118.75
tenure_months 1.00 32.91 30.00 24.58 72.00
total_charges 23.45 2729.51 2139.15 2355.68 8684.80

Resumo das Variáveis Qualitativas (Categóricas)

As variáveis categóricas moldam os perfis comportamentais e os tipos de produtos consumidos. Abaixo está a distribuição de frequência dos principais fatores de interesse para o nosso cenário de internet:

Tabela 3: Distribuição de Frequência das Variáveis Categóricas
Variável Categoria n Percentual
churn_label No 3756 68.1%
churn_label Yes 1756 31.9%
combo_streaming Não 3573 64.8%
combo_streaming Sim 1939 35.2%
contract Month-to-month 3351 60.8%
contract One year 1109 20.1%
contract Two year 1052 19.1%
internet_service DSL 2416 43.8%
internet_service Fiber optic 3096 56.2%
seguranca_total Não 4389 79.6%
seguranca_total Sim 1123 20.4%

4. Análise Exploratória de Dados

4.1. Perfil Médio dos Clientes por Diagnóstico de Churn

Para compreender o comportamento do consumidor que abandona os serviços de internet, consolidamos os dados em uma tabela de perfil médio. Esta estrutura cruza diretamente o indicador de cancelamento com as métricas financeiras, contratuais e demográficas essenciais da base de dados.

Tabela 4: Perfil socioeconômico e operacional dos clientes segundo o evento de Churn.
Diagnóstico N Clientes Permanência Média (meses) Mensalidade Média Faturamento Médio Acumulado CLTV Médio % Fibra Óptica % Contrato Mensal % Sem Combo Segurança
No 3756 39.6 $76.4 $3248.6 4532.7 47.9% 47.8% 73.3%
Yes 1756 18.6 $77.9 $1619.2 4142.6 73.9% 88.6% 93.2%

4.2 O fator determinante do tempo

Para mapear o momento exato da jornada em que os nossos clientes de internet decidem cancelar o serviço, analisamos a densidade probabilística do tempo de permanência na base (tenure_months) cruzada com o evento de evasão.

4.3 A influência do tipo de contrato

Nesta etapa, cruzamos as características operacionais e os combos criados com o indicador de cancelamento para descobrir quais perfis apresentam maior risco.

4.4 Análise de Sensibilidade a Preço: Faixas de Mensalidade vs. Taxa de Churn

Para identificar o teto de tolerância financeira dos nossos clientes de internet, segmentamos a variável de cobrança mensal (monthly_charges) em quatro faixas de preço distintas. Em seguida, calculamos a taxa de evasão (churn) interna de cada faixa para mapear o impacto direto do preço no cancelamento.

4.5 Perfil Demográfico: Impacto de Gênero e Idade no Churn

Abaixo, analisamos se a evasão de clientes possui vieses demográficos de gênero ou faixa etária (idosos vs. jovens) utilizando barras de proporção relativa para facilitar a comparação visual direta.

O Vínculo Familiar como Fator de Retenção (Pontos de Dispersão Focados)

Abaixo, avaliamos o impacto do núcleo familiar do cliente (se possui cônjuge e se possui dependentes) na sua fidelidade com a operadora. Utilizamos um gráfico de pontos conectados (Cleveland Dot Plot) para comparar diretamente a vulnerabilidade de cada perfil de forma limpa.

5. Conclusão e Próximos Passos

5.1 Declaração do Problema Abordado

Este projeto abordou o fenômeno crítico do churn (evasão de clientes) no setor de telecomunicações. O problema central consistia em identificar os gargalos operacionais, financeiros e demográficos que faziam com que a empresa perdesse clientes de forma acelerada. A evasão de assinantes gera um impacto financeiro severo, pois além da interrupção imediata da receita mensal recorrente (MRR), ela anula os investimentos prévios feitos pelas equipes de marketing e vendas para a aquisição de cada usuário (CAC), ameaçando a sustentabilidade do fluxo de caixa no longo prazo.

5.2 Dados Utilizados e Metodologia Empregada

Para solucionar e compreender esse cenário, aplicamos uma metodologia de Análise Exploratória de Dados (EDA) fundamentada em Ciência de Dados e implementada na linguagem R. A base de dados utilizada continha registros históricos detalhados de mais de 5.500 clientes. A metodologia seguiu os seguintes passos rigorosos: 1. Saneamento e Limpeza de Dados: Tratamento de valores ausentes e padronização das tipagens das variáveis. 2. Engenharia de Recursos (Feature Engineering): Criação de variáveis estratégicas agrupadas (como os combos de streaming e segurança digital). 3. Visualização Interativa: Implementação de gráficos via ggplot2 e plotly, garantindo uma exploração dinâmica e precisa das métricas de negócio.

5.3 Insights Relevantes Fornecidos pela Análise

A exploração dos dados extraiu diagnósticos valiosos e contra-intuitivos para a diretoria da empresa: * O Paradoxo da Fibra Óptica: Descobrimos que a Fibra Óptica — o produto mais moderno e caro da empresa — estava fortemente correlacionada com as maiores taxas de cancelamento (73.9% dos clientes que saíram utilizavam essa tecnologia). Isso indica falhas severas na infraestrutura, estabilidade de rede ou suporte técnico pós-instalação. * Gatilho Crítico de Preço: A análise de sensibilidade provou que o teto de tolerância do cliente despenca quando a mensalidade rompe a barreira dos $75, disparando o churn nas faixas de preço Alto e Ultra. * Risco na Janela Inicial: Identificamos através das curvas de densidade que os primeiros 12 meses de contrato representam a zona de maior risco para o cliente cancelar o serviço. * O Vínculo Familiar como Âncora: A análise demográfica e de composição familiar revelou que clientes que moram sozinhos têm a maior propensão ao cancelamento, enquanto estruturas familiares com cônjuges e dependentes agem como um fator de retenção natural.

5.4 Implicações para Potenciais Tomadores de Decisão

Com base nos insights gerados, a gestão executiva e as lideranças da BBG Telecom devem adotar as seguintes ações imediatas: 1. Auditoria Técnica na Fibra Óptica: Direcionar as equipes de engenharia para revisar a estabilidade e a qualidade dos roteadores e conexões fornecidos aos clientes de fibra. 2. Estratégia de Empacotamento de Valor (Bundling): Proibir a venda de planos puros acima de $75. Para mitigar a sensibilidade ao preço, deve-se embutir nativamente o Combo de Segurança Total e o suporte prioritário nesses pacotes de maior valor, elevando a percepção de custo-benefício. 3. Onboarding Focado no Primeiro Ano: O time de Sucesso do Cliente (Customer Success) deve concentrar esforços e campanhas de engajamento nos clientes com menos de 12 meses de casa, minimizando a taxa de mortalidade inicial de contratos mensais.

5.5 Limitações da Análise e Trabalhos Futuros

Embora este relatório forneça uma visão diagnóstica, a análise possui limitações que abrem espaço para melhorias futuras: * Falta de Dados de Satisfação (NPS): A base atual avalia o comportamento histórico financeiro, mas não possui métricas de sentimento do cliente, como notas de atendimento ou logs de reclamações no suporte técnico. Incluir essas variáveis aumentaria a precisão preditiva. * Ausência de Janela Temporal Dinâmica: Os dados refletem uma fotografia estática do comportamento da base. Uma evolução natural deste trabalho seria a coleta de dados organizados em séries temporais mensais para entender a sazonalidade do churn. * Evolução para Modelagem Preditiva: O próximo passo técnico ideal a partir deste script é a construção e o treinamento de algoritmos de Machine Learning (como Regressão Logística, Árvores de Decisão ou XGBoost) utilizando as variáveis validadas nesta EDA para criar um sistema automatizado capaz de alertar a empresa quais clientes ativos correm risco iminente de cancelamento antes que eles efetivamente saiam.