Análise Do Sistema Logístico de Recepção de Cana-De-Açúcar

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Transporte usina de açucar

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http://dx.doi.org/10.1590/S0104-530X2002000200002ANLISE DO SISTEMA LOGSTICO DE RECEPO DE CANA-DE-ACAR: UM ESTUDO DE CASO UTILIZANDO SIMULAO DISCRETAAna Paula IannoniReinaldo MorabitoDepartamento de Engenharia de Produo,Universidade Federal de So Carlos,C.P. 676, CEP 13565-905, So Carlos, SP,e-mails:[email protected],[email protected]

ResumoOs sistemas logsticos so hoje fundamentais para melhorar a eficincia operacional de usinas de cana-de-acar, pois atuam na integrao de operaes agrcolas e industriais. O presente artigo apresenta um estudo do sistema de recepo de cana em uma das maiores usinas do Brasil, a Usina So Martinho, localizada na regio de Ribeiro Preto, SP. O trabalho foi desenvolvido com o objetivo de analisar o desempenho desse sistema, compreendido da balana at as moendas, e investigar configuraes e polticas alternativas para sua operao. Em razo das diversas fontes de incerteza e da complexidade operacional do sistema, o mtodo utilizado teve por base tcnicas de simulao discreta. As principais medidas de desempenho avaliadas so relacionadas ao tempo mdio em que os veculos permanecem no sistema de recepo e quantidade mdia de cana descarregada nas moendas por unidade de tempo.Palavras-chave: acar, sistema de recepo de cana, simulao, logstica, agroindstria.ANALYSIS OF THE LOGISTICS SUPPLY SYSTEM OF SUGAR CANE: A CASE STUDY USING DISCRETE SIMULATIONAbstractLogistic systems are fundamental to improve the operational efficiency of sugar cane plants integrating agricultural and industrial operations. This article presents a case study in the logistic supply system of one the largest Brazilian sugar case plants, the Usina So Martinho, located near Ribeiro Preto, SP. The aim of the study is to analyze the performance of the system in front of the mills, and to investigate alternative configurations and policies for system operation. Due to several uncertainty sources and the operational complexity of the system, the method is based on discrete simulation techniques. The mais performance measures are related to time averages spent in the supply system, and mean unloading rates in the mills.Key words: sugar, sugar cane suplly system, simulation, logistics, agro-industry.

1. IntroduoPrincipalmente nas ltimas dcadas, o setor agroindustrial canavieiro iniciou um processo de pesquisa e desenvolvimento que garante seu destaque no setor agrcola brasileiro. As usinas de cana-de-acar procuram se adequar ao cenrio da economia nacional por meio de inovaes como a melhor forma de integrar as reas agrcola e industrial. Segundo Yamada (1999), a necessidade da implantao de alternativas de tcnicas, equipamentos e recursos que beneficiem o planejamento e o controle do processo produtivo ocorre em razo do aumento de competitividade no setor. Vrias inovaes importantes foram relatadas em Eid (1996), destacando-se as relacionadas ao aprimoramento dos sistemas logsticos por meio de novas estratgias gerenciais para o transporte da cana. Os sistemas logsticos so fundamentais para melhorar a eficincia operacional das usinas de cana-de-acar. Um problema importante nesses sistemas como coordenar os processos de corte, carregamento e transporte de cana do campo at a rea industrial, de maneira a suprir adequadamente a demanda necessria na rea industrial. Segundo Caixetaet al.(1998), o custo do corte, do carregamento e do transporte representa 30% do custo de produo da cana, e somente o transporte equivale a 12% desse total.Idealmente, o sistema de recepo, que compreende operaes como pesagem, amostragem, armazenagem intermediria e descarga de cana nas moendas, deve operar com um fluxo de cana transportada do campo usina que permita alimentao uniforme das moendas. Se tal situao no ocorre, pode haver paradas nas moendas, o que altamente prejudicial usina. No entanto, manter a moenda funcionando com quantidade de cana descarregada insuficiente para aliment-la pode implicar desperdcios de energia e aumento de custos. O fluxo ideal de cana transportada do campo para a usina pode sofrer com algumas variaes do ambiente, como clima (em dias chuvosos, o transporte sofre as conseqncias das dificuldades da colheita), localizao das frentes de corte (quando a colheita precisa ser feita em reas muito distantes da usina) etc. Por outro lado, a ociosidade de caminhes no ptio tambm motivo de grande preocupao, pelo alto custo de investimentos, mo-de-obra e combustvel, alm da falta que esses caminhes fazem no campo, pois se no houver caminhes vazios disponveis para receber a cana colhida na frente de colheita, gera-se ociosidade, envolvendo mquinas e operrios. Outro fator relevante que a cana, quando picada ou inteira (principalmente se for queimada), pode se deteriorar caso permanea por muito tempo em estoque ou em fila no ptio de descarga.O presente artigo tem por objeto de estudo o sistema de recepo de cana em uma das maiores usinas do Brasil, a Usina So Martinho, localizada na regio de Ribeiro Preto, SP, com capacidade de moagem de cerca de 36 mil toneladas de cana por dia. O estudo foi realizado com o objetivo de analisar o desempenho do sistema de recepo de cana, compreendido da balana at as moendas, e investigar configuraes e polticas alternativas para operao desse sistema. Em razo das diversas fontes de incerteza e da complexidade operacional do sistema, o mtodo utilizado teve por base tcnicas de simulao discreta, utilizando osofwareArena. As principais medidas de desempenho avaliadas foram relacionadas ao tempo mdio de espera dos caminhes no sistema de recepo, quantidade mdia de cana descarregada, de acordo com a capacidade de moagem da usina, e taxa de utilizao das moendas. So poucos os trabalhos similares na literatura com foco no sistema de recepo de cana. Alguns trabalhos que utilizaram simulao para analisar sistemas do setor sucroalcooleiro podem ser encontrados em Yoshizaki (1989), Mathew & Rajendran (1993), Hahn (1994), Lopes (1995) e Yamada (1999). reconhecida a importncia desse setor no interior do Estado de So Paulo, particularmente nas regies de Araraquara, Ribeiro Preto e So Carlos, onde diversas usinas esto localizadas.O trabalho est organizado da seguinte forma: a Seo 2 apresenta brevemente o sistema de recepo de cana do estudo de caso, a Seo 3 descreve resumidamente o modelo de simulao utilizado e sua validao, a Seo 4 analisa os resultados obtidos para a configurao original do sistema, a Seo 5 aplica o modelo para analisar configuraes alternativas para o sistema e a Seo 6 apresenta as concluses e as perspectivas para pesquisas futuras.Convm salientar que o modelo de simulao do presente trabalho um refinamento do modelo de Iannoni (2000), uma vez que restries anteriormente no consideradas, por exemplo, a limitao de capacidade das moendas e a dependncia entre pontos de descarga de uma mesma moenda, foram incorporadas neste modelo.2. Sistema de recepo de canaA Usina So Martinho tem tido efetiva participao nos processos evolutivos do setor sucroalcooleiro, com investimentos prprios em pesquisas e em meios de modernizao, alcanando, assim, altas taxas de produtividade que a colocam entre as maiores do mundo (Waacket al., 1998). Em particular, o setor de transporte de cana tem representado papel de destaque no processo de modernizao e de investimentos em pesquisas dessa usina. Os principais problemas esto relacionados economia de combustveis, racionalizao da frota e manuteno do fluxo de cana para alimentar as moendas. Uma das metas a serem atingidas no sistema de transporte reduzir a ociosidade e o tempo de ciclo dos caminhes. O tempo de ciclo compreendido desde a entrada do caminho na usina, seu descarregamento e sua volta ao campo, seu carregamento no campo, at seu retorno usina, novamente. Em outras palavras, busca-se a otimizao das operaes que envolvem esses veculos, cuja ociosidade, nas reas agrcola e industrial, resulta em altos custos para a usina.AFigura 1apresenta resumidamente o sistema de recepo de cana na Usina So Martinho (trajetria da balana at as moendas). Ao chegarem na usina, os veculos passam pela balana, onde so coletadas, entre outras informaes, o peso e o nmero do caminho. Antes de seguirem para o setor de despacho, alguns veculos devem ser sorteados para realizarem amostragem no laboratrio de sacarose. Aps receberem ordem de despacho nesse setor, os veculos seguem para o ponto de descarga e esperam para descarregar nas esteiras das moendas (descarga) de acordo com a especificidade de cada caminho e a capacidade da moenda. A ordem de prioridade dos veculos em cada fila est indicada naFigura 1. A usina possui trs moendas: as moendas A e B moem cana inteira e picada, possuem, respectivamente, dois e trs pontos de descarga (A1, A2, B5, B6e B7)e capacidade de moagem de 450 t/h. A moenda C moe apenas cana picada, possui trs pontos de descarga (C10, C11e C12) e capacidade de moagem de 600 t/h. Aps a descarga de cana nas esteiras das moendas, os veculos retornam ao campo para carregar e reiniciar o ciclo. Se o motorista julgar necessrio, o caminho deve passar antes pelos servios de manuteno e borracharia, evitando a incidncia de problemas mecnicos durante o transporte fora da usina.

Na Usina So Martinho, na poca da pesquisa de campo, cerca de 30% de toda a cana transportada era do tipo cana inteira e 70%, do tipo picada. Dadas as diferenas tcnicas e operacionais na descarga de cana inteira e picada, a poltica de despacho de caminhes carregados no setor de despacho depende do tipo de caminho, da situao das filas e da quantidade de cana descarregada nos pontos de descarga. Assim, aps identificar os tipos de cana e de caminho, o operador responsvel pelo despacho determina em quais pontos de descarga determinado veculo pode descarregar. O operador deve saber identificar, pelo nmero de veculos em fila nos pontos de descarga e pela capacidade das moendas que so abastecidas por esses pontos, a quantidade de cana em espera e disponvel para ser moda. A deciso de despacho realizada de forma que no ocorra falta ou excesso de cana para alimentar as moendas.H quatro tipos de caminhes (rodotrem, treminho, romeu e julieta e toco) com caractersticas diferentes, que podem ou no competir pelo mesmo ponto de descarga. ATabela 1apresenta os tipos de caminhes na Usina So Martinho, o nmero de caminhes de cada tipo, o tipo de cana que transportam e os pontos de descarga nas moendas por ordem de prioridade.

O caminho rodotrem transporta em mdia 65 toneladas de cana picada, possui um ponto especfico de descarga (C10na moenda C, conformeTabela 1), e h situaes em que seu descarregamento pode impedir o descarregamento de outro tipo de caminho em um ponto adjacente ao seu (por exemplo, qualquer veculo que descarrega no ponto C11), sendo que tem prioridade de descarga. O treminho composto de "cavalo" e trs carretas acopladas, e carrega em mdia 45 toneladas de cana picada. A poltica de despacho do treminho depende da quantidade de caminhes de cana inteira no ptio da usina, ou seja, se h cana inteira suficiente para alimentar as moendas. Se a quantidade for suficiente, o treminho desacopla duas carretas no estoque intermedirio (Figura 1) do ptio e descarrega a carreta restante no ponto de descarga com menor fila. Se o estoque estiver completo, o treminho espera em fila no setor de despacho com suas trs carretas.O terceiro tipo de caminho o romeu e julieta, que carrega em mdia 25 toneladas e transporta a maior parte da cana inteira da usina, alm de parte da cana picada. Note, naTabela 1, que o romeu e julieta representa o maior nmero de veculos da usina (72 caminhes, ou seja, 53%). A usina tambm possui, em nmero reduzido, caminhes do tipo toco, que carregam cana inteira. Porm, diante da atual tendncia de reduo de cana inteira, o nmero de caminhes romeu e julieta e toco vem sendo reduzido. A poltica de despacho para esses caminhes depende do tamanho da fila na frente dos pontos de descarga de cana inteira. Se a fila for menor que determinado nmero (no caso, variando de 5 a 6), o caminho descarrega no ponto de menor fila; caso contrrio, ele permanece em fila na estao de despacho. Um exemplo de regra de despacho dos caminhes apresentado a seguir para ilustrar como essas regras esto estruturadas (as demais regras podem ser encontradas no fluxograma doAnexo).2.1 Regra de despacho de rodotrensCaminho com cana picada? Se sim, ento, verifique: Caminho um rodotrem? Se sim, ento, verifique: A fila frente do ponto menor que certo limiter? Sim, ento, verifique: H caminho descarregando no ponto C11? Sim, ento: Espere em fila na estao despacho. No, ento: Descarregue no ponto No, ento: Espere em fila na estao despacho.Conforme aFigura 1, a usina possui estoque de cana picada no ptio composto de conjuntos julieta, que correspondem s duas ltimas carrocerias desacopladas do treminho. A finalidade desse estoque intermedirio garantir que no falte cana para alimentar as moendas, caso ocorra algum problema de abastecimento de cana vinda do campo para a usina. A unidade tratora do treminho liberada para descarregamento logo aps o desengate dos conjuntos julieta, com prioridade de descarga em relao a outros veculos (romeu e julieta e conjuntos julieta). Aps a descarga nas moendas, a unidade tratora passa pelo estoque de conjuntos julieta vazios onde ocorre o engate, transformando-se em treminho para voltar ao campo. Para mais detalhes do sistema de recepo e transporte de cana na Usina So Martinho, consulte Iannoni (2000).3. Simulao do sistema3.1 Construo do modeloNo setor sucroalcooleiro a simulao tem sido utilizada para investigar novas estratgias gerenciais e equipamentos, a um custo relativamente baixo para as usinas. Conforme mencionado, alguns trabalhos que utilizaram simulao para analisar sistemas desse setor podem ser encontrados em Yoshizaki (1989), Mathew & Rajendran (1993), Hahn (1994), Lopes (1995) e Yamada (1999). Segundo Pegdenet al.(1995), a simulao "o processo de projetar um modelo de um sistema real e conduzir experimentos com esse modelo, a fim de entender seu comportamento e/ou avaliar estratgias para sua operao".Algumas das principais vantagens da simulao so (Banks, 1998): (i) possibilidade de explorar o sistema real com modificaes de polticas, procedimentos, operaes ou mtodos, com custo relativamente baixo e sem interferir no sistema real e (ii) domnio sobre o tempo, uma vez que a simulao permite que o tempo seja reduzido no caso de fenmenos que ocorrem muito lentamente.Vrios simuladores de fcil utilizao e acompanhados por animao grfica dinmica do sistema esto disponveis no mercado, entre eles osoftwareArena, utilizado no presente trabalho. Outros detalhes sobre o Arena podem ser encontrados em Smc (1994), Costa (1997) e Keltonet al.(1998).Os dados foram coletados na Usina So Martinho em dias considerados tpicos do meio da safra (junho). Os dados coletados na balana correspondem ao tipo de cana, ao tipo de caminho, ao nmero do caminho, carga transportada por cada caminho, origem da cana (prpria ou de terceiros) e aos instantes de entrada e sada de cada caminho do sistema de recepo de cana. Os dados foram analisados pelo software estatsticoBest-Fit(PC, 1996). Foram obtidos histogramas e medidas descritivas e realizados testes de aderncia para determinao das distribuies estatsticas que melhor representam os dados. As distribuies encontradas e utilizadas na simulao estocstica como dados de entrada representam o tempo mdio de viagem de cada tipo de caminho ao campo. AFigura 2 um exemplo da anlise grfica doBest-Fit: o histograma representa os dados coletados e a curva, a distribuio terica do tempo de viagem de treminhes ao campo. Outros detalhes dessa e de demais anlises estatsticas so apresentados em Iannoni (2000).

O modelo de simulao construdo no Arena teve por objetivo representar a trajetria dos veculos desde a entrada na balana at a sada das moendas (conformeFigura 1). Foram desconsiderados tempos de pesagem (ordem de segundos) e testes no laboratrio de sacarose para os veculos sorteados, dado que no eram significativos para o tempo mdio total das operaes no ptio de descarga. Os tempos de deslocamento de uma estao outra (por exemplo, da balana estao despacho, e da estao despacho s estaes de descarga) foram estimados de acordo com as informaes e os dados coletados na usina. Os tempos gastos com manuteno e abastecimento dos caminhes foram includos nos tempos de viagem, pois os dados foram coletados a partir da sada dos caminhes das moendas.Nesse modelo, o sistema de recepo de cana na usina considerado sistema fechado. Aps serem pesados na balana, os veculos descarregam a cana no ptio da usina, em seguida, dirigem-se ao campo e depois retornam carregados para a balana. Assim, a taxa mdia de chegada de veculos na usina no corresponde a um dado de entrada, mas resultado do modelo de simulao determinado pelo tempo de ciclo total dos caminhes.Esse tempo de ciclo a soma dos tempos de permanncia no sistema de descarga e de viagem ao campo, carregamento e retorno usina.A partir dos dados coletados e do modelo de simulao, a mdia de chegada de cada tipo de caminho pde ser obtida de duas formas: utilizando (i) uma varivel que conta a diferena entre o instante de chegada de um caminho e o instante de chegada de seu antecessor do mesmo tipo e (ii) o nmero de viagens realizadas por tipo de caminho no perodo considerado.Inicialmente, os parmetros utilizados para as regras de despacho, as quais determinam o nmero-limite em fila e no estoque, respeitaram o que ocorre no sistema em funcionamento normal. Assim, o modelo foi construdo como se as regras de operao fossem respeitadas com rigor, considerando a prioridade dos veculos e as especificidades dos sistemas de descarga.Para outros detalhes do modelo de simulao, consulte o fluxograma doAnexo, que mostra como o modelo foi estruturado de acordo com a poltica de despacho da usina. Os parmetrosL, m, n, n', q, p, ret, cujos significados so apresentados naTabela 2, representam o tamanho da fila nos pontos de descarga ou o tamanho de estoque, e so determinados pela poltica operacional do sistema em um dia tpico de operao. Os responsveis pelo estabelecimento desses valores so operadores e tomadores de deciso do sistema.

3.2 Validao do modeloDe acordo com Shannon (1975) e Banks (1998), o principal objetivo da validao garantir que os pressupostos e as simplificaes adotadas do sistema real sejam razoveis e estejam corretamente implementados. Essa validao foi realizada de duas formas: (i) consultas com especialistas que conhecem bem o sistema de recepo de cana da Usina So Martinho e podem avaliar se os resultados obtidos so consistentes e (ii) simulao via leitura dos dados coletados e comparao com o histrico de algumas medidas de desempenho coletadas em um dia considerado tpico de funcionamento do sistema. Note que no se trata de simulao estocstica (utilizando distribuies estatsticas para representar os dados), realizada a seguir (Seo 4), mas de uma simulao que apenas l os dados de quantidade de cana transportada, chegada e sada dos veculos nos dias amostrados (via oReaddo Arena), e a partir deles reproduz a operao do sistema aplicando as regras definidas no modelo. Para dar incio simulao e inicializar as variveis, foi utilizado um perodo dewarm-upde 1.440 minutos. Os resultados dessa simulao foram comparados com as medidas que puderam ser computadas a partir das planilhas dos dados coletados: (i) tempo mdio de permanncia no sistema de descarga para cada tipo de caminho, (ii) taxa mdia de chegada de veculos por minuto e (iii) quantidade mdia de cana que entra e sai da usina diariamente.O modelo de simulao representa o sistema, considerando que as regras operacionais deste sejam executadas de forma contnua pelos operadores e pelos equipamentos no processo de descarga. Porm, na prtica, sabe-se que h outros aspectos que influem na maneira de agir de operadores e tomadores de deciso. Isso ocorre principalmente em sistema contnuo e complexo, como o sistema de recepo de cana da Usina So Martinho, em que podem ocorrer: quebra de mquinas, problemas industriais e agrcolas, interrupes para mudanas das frentes de colheita, acidentes que interrompem o livre trnsito de veculos no ptio e muitos outros. Esses fatores, aliados s simplificaes do modelo comentadas na Seo 3.1, so responsveis pelas diferenas encontradas entre os resultados obtidos na prtica (calculados diretamente das planilhas de dados coletados) e os obtidos com o modelo de simulao no Arena. ATabela 3apresenta essa comparao em termos das medidas (i), (ii) e (iii) citadas anteriormente. Nota-se que as diferenas obtidas (por exemplo, um desvio do tempo mdio geral de permanncia no sistema de pouco mais de 2 minutos, ou seja, 9% em relao amostra) so razoveis se for considerado o fato de as regras de despacho impostas ao modelo de simulao no serem, na prtica, seguidas com absoluto rigor. Assim, admite-se que as simplificaes so aceitveis e, dessa forma, considera-se o modelo validado.

4. Simulao estocstica4.1 Hipteses do modelo de simulao estocsticaA simulao estocstica realizada utilizando distribuies estatsticas para representar os dados de entrada. Foi analisado um sistema no-terminal, pois no perodo da safra as operaes de transporte e moagem de cana na Usina So Martinho ocorrem continuamente durante 24 horas, 7 dias por semana. Foi verificado, a partir da anlise grfica dos dados obtidos, que a chegada de caminhes na usina no sofre grandes flutuaes ao longo do dia. Em um dia tpico, sem maiores problemas operacionais, a chegada total de veculos ocorre de forma razoavelmente uniforme. Assim, so consideradas as seguintes hipteses no modelo de simulao estocstica:1. Trata-se de um sistema fechado em que o tempo mdio total que os veculos permanecem no campo (viagem de ida e volta, tempo de espera e processo de carregamento na frente de corte de cana) representado por uma distribuio de probabilidade, para cada tipo de veculo, determinada a partir dos dados coletados em um dia tpico de operaes (veja Seo 3.2). Considera-se, dessa forma, que, em mdia, a distncia entre os talhes de colheita e as condies operacionais de corte, carregamento e transporte se mantenham no perodo de safra.2. O processo de viagem e carregamento no campo considerado independente entre os veculos. Portanto, cada veculo permanece no campo um tempo determinado pela distribuio de probabilidade, a qual depende do tipo do veculo. Na prtica, h dependncia entre os veculos, principalmente no processo de carregamento. Por exemplo, se quebrar uma mquina em uma frente de colheita, haver formao de filas de veculos fora da usina, o abastecimento de cana ser prejudicado e aumentar o tempo de ciclo externo dos veculos que se dirigem para aquela frente.3. O tempo de moagem depende da capacidade de cada moenda e da carga transportada por veculo. Considera-se que as moendas possam operar com total capacidade sem interrupes. Na prtica, as interrupes na moagem no ocorrem com freqncia significativa, pois uma parada nas moendas pode resultar em srios problemas para a produo contnua de acar e lcool.4.2 Clculo da fase transiente e do tempo total de simulaoPara calcular a fase transiente da simulao estocstica foi utilizada a ferramentaOutPut Analyser,que parte do Arena. Essa ferramenta fornece o grfico da mdia mvel dos dados obtidos em uma longa rodada de simulao (por exemplo, 20 dias). Por meio da anlise desse grfico, pode-se determinar o perodo transiente. Realizando esse procedimento para as principais medidas dessa simulao, concluiu-se que o tempo de fase transiente deve ser de 3.000 minutos (50 horas).Para determinar o tempo da simulao utilizou-se o Mtodo de Loteamento (Law & Kelton, 1991; Pegdenet al., 1995). Por esse mtodo, oOutPut Analyserrealiza os procedimentos estatsticos necessrios, calculando a correlao para diferentes tamanhos de lote erealizando o loteamento a partir da determinao do nmero de observaes de cada lote que garanta correlao prxima de zero entre estes.Para determinar o tempo dessa simulao foi escolhida uma medida como resultado da simulao (no caso, o tempo mdio de permanncia em estoque) que apresenta maior correlao entre as observaes de lotes. Assim, o nmero de observaes de cada lote garante correlao prxima de zero para esta e para as demais medidas.O tempo da simulao foi determinado da seguinte forma: sejamno nmero de observaes em cada lote,mo nmero de lotes para determinar o intervalo de confiana,Tto tempo total de simulao eTso tempo de fase transiente.Pelo clculo de correlao verificou-se que esta muito prxima de zero para lotes comn= 40 observaes. De acordo com Pedgenet al.(1995), o nmerondeve ser multiplicado por 10 (coeficiente de segurana), ou seja,npassa a ser 400 observaes. Considera-sem= 20 representando o nmero de lotes. No caso da medida tempo mdio de permanncia em estoque, h uma observao a cada 7,03 minutos. Dessa forma, o tempo total de simulaoTt dado pela seguinte regra de trs:

O tempo computacional para realizar a simulao estocstica foi de 3,17 minutos em um microcomputadorPentium II-345 MHZ. NoOutPut Analyserfoi calculado o intervalo de confiana de cada medida analisada. Os resultados dessa simulao podem ser comparados com os valores obtidos da amostra, por exemplo, o tempo mdio de permanncia no sistema para os caminhes em geral e o total de cana descarregada em mdia por dia so 21,5 min e 34.009,7 t, ou seja, apresentam desvios de 11,5% e 6,4%, respectivamente, em relao aos da amostra (24,3 min e 31.953,9 t, conformeTabela 3). Os resultados mostram que a simulao estocstica, por ser analisada durante um perodo contnuo (vrios dias), considerando as simplificaes e as hipteses comentadas anteriormente, e em razo de seu carter aleatrio, traz alguns desvios em relao aos resultados mdios de dados de um dia tpico de operao (amostra). Apesar disso, so aceitveis e podem ser utilizados para medir o desempenho do sistema.4.3 Escolha de medidas de desempenho e resultados obtidosComo um dos objetivos deste trabalho comparar as medidas analisadas no cenrio original com as de outros cenrios alternativos, o fato de haver muitas medidas de desempenho como resultados da simulao estocstica dificulta a comparao. necessrio encontrar medidas de desempenho mais agregadas que possibilitem apontar a alternativa que apresenta o melhor desempenho ou se nas alternativas testadas h uma que possa superar o desempenho do sistema original.As medidas consideradas importantes pelos tomadores de deciso da Usina So Martinho esto relacionadas principalmente aos tempos mdios de espera dos caminhes no ptio da usina. Isso porque nesses tempos poderiam estar sendo utilizados na rodovia ou no campo carregando cana. O aumento da utilizao mdia dos caminhes poderia implicar reduo da frota, do nmero de motoristas, do consumo de combustvel etc. Mas o custo de espera para cada tipo de caminho no pode ser relacionado apenas ao tempo de espera; tambm necessrio considerar que cada caminho tem uma taxa mdia de chegada e transporta determinada quantidade mdia de cana. Assim, os caminhes devem ter custos diferenciados para uma unidade de tempo de espera mdia no ptio. Por exemplo, no se pode considerar que o custo de um minuto de espera de um rodotrem (capacidade mdia de 65 t) seja o mesmo que o de um romeu e julieta (capacidade mdia de 25 t).Diante dessas consideraes, uma medida interessante para analisar o desempenho do sistema de recepo de cana na usina relacionar o tempo mdio de espera de cada caminho com sua taxa mdia de chegada no sistema e a quantidade mdia de cana transportada por viagem. Dessa forma, deve ser medida a quantidade mdia de cana em espera nas filas ao longo do tempo. A comparao dos cenrios testados tem por objetivo encontrar aquele que apresente o mnimo valor dessa medida.A quantidade mdia de cana em espera nas filas,Qi, para cada tipo de caminho,i, pode ser calculada por:Qi= Wiiqi, em que:Wi= tempo mdio de espera no sistema para o caminho do tipoi(unidade de tempo);i= taxa de chegada do caminho do tipoino sistema (caminhes por unidade de tempo);qi= quantidade mdia de cana transportada pelo caminho do tipoi(quantidade de cana por caminho).Em cada possvel configurao do sistema, essa medida calculada para todos os caminhes, obtendo, assim, o valor da quantidade total de cana em espera nas filas:

que serve de base para a escolha da melhor alternativa. Outra medida importante a ser considerada na avaliao do desempenho do sistema a quantidade mdia de cana descarregada por dia, sendo que a usina possui certa capacidade de moagem que deve ser respeitada. No caso da Usina So Martinho, essa capacidade de 36.000 t/dia (mais de 1.000 viagens de caminhes por dia).Portanto, os cenrios que se aproximam mais da capacidade mxima de moagem apresentam melhor desempenho, pois a poltica de despacho utilizada resulta em melhor aproveitamento da capacidade das moendas.ATabela 4apresenta o tempo mdio de permanncia no sistema (Wi), a taxa mdia de chegada (i), a quantidade mdia de cana por viagem (qi) e a quantidade mdia de cana em espera (Qi) para cada tipo de caminho no cenrio original. Alm disso, apresenta a quantidade mdia em espera total (Q =508,2t) e a quantidade mdia de cana descarregada por dia (34.009,7 t). Esses valores so comparados com os valores obtidos nos cenrios alternativos explorados na prxima seo.

Para tornar a anlise mais acurada, os caminhes treminhes foram divididos em:1. Inteiro: corresponde ao treminho que no desengata no estoque, descarrega suas trs carretas na moenda e depois retorna ao campo com elas vazias.2. Unidade tratora: corresponde ao treminho que deixou seu conjunto julieta (duas ltimas carretas) no estoque do ptio. Com apenas uma carreta, esse veculo descarrega na moenda e depois engata a um conjunto julieta vazio antes de retornar ao campo.3. Conjunto julieta: corresponde ao conjunto das duas carretas cheias deixadas no estoque do ptio, as quais so depois rebocadas por tratores para descarregamento na moenda.Os tempos mdios de permanncia no sistema de treminhes inteiros e de unidades tratoras so bem prximos (19,9 e 18,6 min, respectivamente), mesmo sendo o treminho inteiro um veculo trs vezes maior que a unidade tratora. Isso porque os treminhes inteiros descarregam sem desengatar somente se o sistema estiver vazio, ou seja, com pouca cana no ptio para abastecer a moenda. Como precisam ser rapidamente despachados para abastecer as moendas, esses veculos apresentam, em mdia, maior tempo de processamento e menor tempo de fila do que os demais (pois no "entram" no sistema quando h congestionamento).Outras medidas interessantes de serem analisadas so apresentadas nasTabelas 5e6. ATabela 5apresenta os resultados para as medidas relacionadas aos conjuntos julieta. O estoque de conjuntos julieta (mdia de 9,2) composto por veculos cheios deixados no ptio aps o desengate do treminho e que esperam ordem de despacho. O estoque de conjuntos vazios (mdia de 20,3) composto pelos conjuntos julieta que descarregaram e esto em fila espera de uma unidade tratora para engate e retorno ao campo.

Alm dos conjuntos julieta que se encontram acoplados compondo o treminho, preciso considerar os conjuntos julieta reservas, que permanecem no ptio em estoque cheios ou vazios espera das unidades tratoras para engate e retorno ao campo em forma de treminho. Na simulao, o conjunto reserva criado quando uma unidade tratora no encontra um conjunto vazio disponvel para engatar e retornar ao campo. O nmero mximo de conjuntos criados (29, conformeTabela 5) garante o retorno do treminho ao campo sem ocorrer filas de unidades tratoras vazias aps a descarga. Em relao ao nmero de tratores rebocadores ocupados, observa-se naTabela 5que o nmero mdio 1,8 e o nmero mximo requisitado de 3 tratores. O nmero de tratores ocupados corresponde ao nmero de conjuntos julieta que esto em fila ou em processo nos pontos de descarga.ATabela 6apresenta a quantidade mdia de cana descarregada por hora. Lembrando que as moendas A, B e C possuem capacidades de 450, 450 e 600 t/h, respectivamente, pode-se verificar que os resultados obtidos na tabela (435,5, 435,5 e 548,3 t/h) esto prximos dessas capacidades, com taxas mdias de ocupao de 0,96, 0,96 e 0,92. A quantidade descarregada de cana picada (1.003,2 t/h) corresponde a cerca de 70,6% do total.5. Cenrios alternativosOs resultados obtidos na simulao estocstica mostram que o modelo capaz de representar satisfatoriamente o funcionamento do sistema de descarga de cana. Uma aplicao interessante do modelo analisar cenrios alternativos e compar-los com o cenrio atual. Por ilustrao, a seguir analisam-se trs cenrios.5.1 Cenrio 1O cenrio 1 considera que todos os treminhes desengatam seus conjuntos julieta no estoque do ptio. As regras de despacho dos conjuntos julieta em estoque para descarga nas moendas mudam a fim de manter a rotatividade do estoque. No so consideradas limitaes de estoque ou possibilidade de treminhes inteiros descarregarem na moenda A ou B para suprir falta de cana inteira.Essa alterao motivada pela hiptese de que com mais unidades tratoras e conjuntos julieta os veculos sejam melhor distribudos entre os pontos de descarga, de maneira a reduzir o tempo mdio de permanncia do treminho na usina. O estudo deste cenrio tambm se justifica por se tratar de uma alterao simples e de baixo custo, j que no envolve aumento de pontos de descarga e alteraes na frota de veculos.ATabela 7compara os resultados obtidos com os do cenrio original. Observam-se redues significativas nos tempos mdios de permanncia dos caminhes romeu e julieta (cana inteira) e toco (27,9% e 21,7%, respectivamente). Isso ocorre porque a falta de caminhes treminhes inteiros, que no cenrio original descarregam nos pontos de descarga de cana picada, disponibiliza a moenda para receber os caminhes com cana inteira em seus respectivos pontos, reduzindo o tempo de fila desses veculos.

Ressalta-se que o tempo mdio de permanncia da unidade tratora no sofreu alterao significativa (aumento de apenas 1,9%). Isso porque, com maior quantidade de unidades tratoras no sistema, os veculos tendem a esperar tambm mais tempo em fila, sendo este relativamente maior do que o tempo de moagem de sua carga.Em relao taxa mdia de chegada na usina, h aumento substancial da taxa de chegadas de unidades tratoras e conjuntos julieta (60% para ambos), o que esperado dado que s ocorrem desengates. A quantidade total mdia de cana em espera de 439,4 t (13,5% menor que a do cenrio original) e a quantidade mdia de cana descarregada de 34.392,4 t (apenas 1,1% maior que a do cenrio original). Pode-se concluir que, neste cenrio, h maior aproveitamento das moendas, principalmente das moendas A e B, com a nova poltica de despacho de treminhes. Um dos provveis fatores que contribuiu para esse resultado que, quando h pouca cana a ser descarregada na usina (pontos com pequenas filas), os conjuntos julieta podem cobrir essa falta de forma mais eficiente que os treminhes, o que reduz os perodos de ociosidade das moendas e aumenta a quantidade de cana descarregada. As porcentagens de ocupao das moendas A, B e C so 93%, 96% e 97%, respectivamente.Observa-se, portanto, que uma alterao relativamente simples na poltica de despacho, que no requer aumento no nmero de servidores ou da frota de caminhes, pode trazer contribuies significativas para o sistema de recepo de cana dessa usina.5.2 Cenrio 2A Usina So Martinho tende a aumentar o nmero de caminhes rodotrens nas operaes de transporte e descarga, pois esses veculos transportam maior quantidade de cana com mais segurana.O objetivo do cenrio 2 analisar os benefcios do aumento em 50% (8 para 12) no nmero de rodotrens no sistema, em substituio a um nmero proporcional de treminhes. Assim, o cenrio considera a reduo na frota de treminhes para compensar o aumento de cana descarregada pelo maior nmero de rodotrens, caso contrrio, o sistema no seria capaz de absorver o aumento de cana transportada em razo da limitao de capacidade das moendas.A reduo no nmero de treminhes proporcional quantidade de cana descarregada. Este cenrio tambm inclui um ponto especfico de descarga para absorver o aumento de rodotrens, instalado na moenda A.Deve-se considerar uma nova distribuio dos pontos de descarga, de forma que a quantidade mdia de cana descarregada em cada moenda se aproxime de sua capacidade. Considera-se tambm que o rodotrem no tem mais prioridade sobre a unidade tratora, caso contrrio, o aumento do nmero de rodotrens tenderia a reduzir o fluxo de treminhes, dado que as unidades tratoras e os conjuntos julieta esperam maior tempo no ptio de descarga. Assim, a alimentao dos pontos de descarga realizada da seguinte forma: A moenda A alimentada pelos pontos A3(novo ponto especfico para descarga de rodotrens) e A2(ponto de descarga de veculos com cana picada se ocorrer falta de rodotrens descarregando no ponto A3). A moenda B alimentada com a cana inteira que chega usina por intermdio dos pontos A1(no cenrio original pertence moenda A), B5(onde h descarga de cana picada), B6e B7(que permanecem alimentando essa moenda com cana inteira, como no cenrio original). A moenda C alimentada com os mesmos pontos do cenrio original, ou seja, os pontos C10, C11e C12.A reduo no nmero de treminhes feita pela compensao da quantidade de cana descarregada da formaQRQT,em que:QR: aumento da quantidade mdia de cana transportada por rodotrens.QT: reduo da quantidade mdia de cana transportada por treminhes.QR: (aumento do nmero de rodotrens) x (nmero mdio de viagens por dia por rodotrem) x (quantidade mdia de carga por viagem por veculo) = 4 x 10,5 x 65 = 2.730 t/dia. A definio deQT similar. Logo:Reduo do nmero de treminhesQT/(nmero mdio de viagens por dia por treminho)/(quantidade de cana por viagem por treminho), ou seja, 9 treminhes.Pode-se observar pelos resultados daTabela 8que, em relao ao tempo mdio de permanncia no sistema, somente a unidade tratora apresenta menor tempo mdio de espera no ptio (32%) do que o cenrio original. Esse resultado pode ser explicado por dois fatores: a reduo na quantidade de treminhes na usina e a perda da prioridade do rodotrem em relao s unidades tratoras. Convm lembrar que a unidade tratora, desde o cenrio original, tem prioridade em relao a outros veculos de cana picada, com exceo do rodotrem. O aumento no tempo mdio dos demais veculos pode ser explicado pelo aumento de rodotrens com prioridade em relao a outros veculos com cana picada e inteira (com exceo da unidade tratora) e pela limitao de capacidade das moendas. Em particular, o aumento de 40% no tempo mdio de espera para o rodotrem ocorre em razo do aumento da quantidade desses veculos e da perda de prioridade para a unidade tratora.

Observa-se que para todos os veculos, exceto o rodotrem, ocorre reduo na taxa mdia de chegada na usina. O aumento da taxa de chegada de rodotrens (31,4%) se deve ao aumento de 50% no nmero desses veculos. Nota-se tambm significativa reduo na taxa de treminhes inteiros (87,4%), causada pela menor freqncia de desengates, dado que o sistema bem alimentado com cana picada em razo do aumento de rodotrens. A quantidade mdia de cana em espera no ptio, para este cenrio, de 599,3 t, representando aumento de 18% em relao ao cenrio original. Esse resultado mostra que o aumento no nmero de veculos de determinado tipo (por exemplo, rodotrem), apesar da reduo proporcional de outro tipo de veculo (treminho), pode gerar maior quantidade de cana em espera para ser moda, devido capacidade limitada das moendas.A quantidade mdia de cana descarregada por dia para este cenrio (34.223,1 t) 0,6% maior do que no cenrio original. As porcentagens de ocupao das moendas A, B e C passam a ser de 94,9%, 95,6% e 93,4%, respectivamente.5.3 Cenrio 3No sistema de transporte de cana na Usina So Martinho, 30% da cana transportada inteira. As usinas que esto aprimorando seus sistemas de colheita e implantando a mecanizao, como a referida usina, apresentam tendncia substituio da cana inteira pela picada. Na Usina So Martinho essa substituio tende a ocorrer de forma gradativa. O objetivo do cenrio 3 analisar os benefcios do aumento de 50% (de 8 para 12) no nmero de rodotrens em substituio a um nmero proporcional de caminhes romeu e julieta. Este cenrio tambm inclui um ponto especfico de descarga instalado na moenda A para absorver o aumento de rodotrens. Note que a diferena em relao ao cenrio anterior a reduo da frota de romeu e julieta (cana inteira), em vez da de treminhes (cana picada). Da mesma forma que no cenrio anterior, este cenrio considera uma nova distribuio dos pontos de descarga em relao ao cenrio original, para que o desbalanceamento da carga de trabalho nas moendas seja reduzido e sua capacidade seja melhor aproveitada. Assim: A moenda A alimentada pelos pontos A3(novo ponto especfico para descarga de rodotrens), A2(ponto de descarga de veculos com cana picada se ocorrer falta de rodotrens descarregando no ponto A3) e A1(que descarrega cana inteira). A moenda B alimentada com a cana inteira que chega na usina por intermdio dos pontos B5(onde descarregam caminhes com cana picada), B6e B7(que permanecem alimentando a moenda com cana inteira como no cenrio original). A moenda C alimentada com os mesmos pontos do cenrio original, ou seja, pontos C10, C11e C12.Similarmente ao cenrio anterior, a reduo do nmero de caminhes romeu e julieta realizada proporcionalmente ao aumento no nmero de rodotrens. Utilizando-se o procedimento anterior, 19 caminhes romeu e julieta devem sair do sistema. ATabela 9mostra que ocorre aumento de 18,5% no tempo mdio de espera dos caminhes rodotrens em razo do aumento no nmero desses veculos e da perda de prioridade em relao s unidades tratoras. Apesar de o nmero de treminhes permanecer o mesmo, o tempo mdio de espera das unidades tratoras reduz-se em 8%, pois o rodotrem no tem mais prioridade sobre unidades tratoras, mas estes tm prioridade sobre conjuntos julieta. Tambm pode ser observado naTabela 9que o aumento da descarga de cana picada resulta em maior tempo mdio de espera para os conjuntos julieta (34,9%), pois outros veculos, como a unidade tratora e o rodotrem, permanecem com prioridade em relao a este veculo.

Como era esperado, os tempos mdios de espera para romeu e julieta com cana inteira e toco se reduzem em 15,7% e 25,8%, respectivamente (lembre-se de que h reduo do nmero dos primeiros veculos neste cenrio).Outro fator responsvel por esse resultado que a distribuio dos pontos de descarga entre as moendas faz com que a moenda B processe a maior parte da cana inteira e no receba caminhes rodotrens. Dessa forma, a influncia do aumento desses veculos menor para os veculos processados nessa moenda.Em relao taxa mdia de chegada dos veculos, h reduo de 90,5% na taxa de treminhes inteiros e aumento de 60,8% na taxa de conjuntos julieta e unidades tratoras. Esses resultados podem ser explicados pelo fato de que, com o aumento da cana picada no ptio da usina, os desengates ocorrem com menor freqncia, enquanto a chegada de treminhes tende a aumentar, pois no h reduo no nmero total desses veculos na usina e o tempo de espera de unidades tratoras reduzido. A taxa mdia de chegada de rodotrens aumenta em 62,7%, enquanto as taxas de caminhes romeu e julieta e toco sofrem redues de 20% e 5%, respectivamente, em funo das alteraes na composio da frota de veculos da usina.ATabela 9tambm mostra que a quantidade mdia de cana em espera no ptio da usina de 574,7 t, o que representa um aumento de 13,1% em relao ao cenrio original. Esse resultado se deve, em grande parte, ao aumento da taxa de chegada de alguns veculos (rodotrens e treminhes) e pelo fato que, como no cenrio anterior, o aumento do nmero de veculos gera aumento no tempo de espera no ptio, pois h limitaes na capacidade de moagem. A quantidade mdia de cana descarregada por dia tambm aumenta em 1,2% em relao ao cenrio original, e as porcentagens de ocupao das moendas A, B e C passam a ser 94,5%, 95,9% e 97%, respectivamente. Esses resultados mostram que, com o aumento da cana picada no sistema, a moenda C, que processa apenas cana picada, apresenta maior taxa de ocupao do que no cenrio anterior.5.4 Resumo das medidas de desempenho obtidas nos cenrios 1, 2 e 3ATabela 10apresenta um resumo das medidas de desempenho dos cenrios original e 1, 2 e 3.

Pode-se concluir que:1. O cenrio 1 apresenta melhorias significativas para o sistema, ou seja, h reduo de 13,5% na quantidade mdia de cana em espera e aumento porcentual (mesmo que pequeno, ou seja, de 1,1%) na quantidade de cana moda.2. O cenrio 2 mostra que, apesar das mudanas proporcionais no nmero de rodotrens e treminhes, ocorre maior congestionamento de veculos no ptio em relao ao cenrio original (17,9%). Isso porque rodotrens (cujo nmero foi aumentado) e unidades tratoras (reduzido) tm prioridade no sistema em relao a outros veculos e concorrem pela mesma moenda, mesmo estando em filas de pontos diferentes da mesma moenda. A quantidade mdia de cana descarregada aumenta em 0,6% (Tabela 10) em relao ao cenrio original.3. O cenrio 3 mostra que, apesar das mudanas proporcionais no nmero de rodotrens e romeu e julieta, ocorre maior congestionamento de veculos no ptio, em relao ao cenrio original (13,1%). No entanto, o cenrio 3 apresenta resultados um pouco melhores do que os obtidos no cenrio 2. A quantidade mdia de cana descarregada aumenta 1,2% (Tabela 10) em relao ao cenrio original. A interpretao desses resultados similar do cenrio 2.Portanto, pode-se concluir que, do ponto de vista das medidas escolhidas para anlise, o cenrio 1 apresenta melhor desempenho e pode ser considerado para substituir o cenrio original.Os cenrios 2 e 3, apesar de aumentarem um pouco a quantidade mdia de cana descarregada em relao ao cenrio original, aumentam significativamente a quantidade mdia de cana em espera, assim, parecem menos promissores. Outros cenrios poderiam ter sido analisados neste trabalho de maneira similar.6. ConclusesEste trabalho apresentou um estudo do sistema de recepo de cana da Usina So Martinho, compreendido da balana at as moendas. Por se tratar de um sistema complexo, com muitas variveis aleatrias, regras operacionais e recursos envolvidos, optou-se pela utilizao da tcnica de simulao em vez de um modelo analtico de teoria de filas. Um modelo de simulao foi construdo no software Arena e aplicado; os resultados obtidos mostraram que o modelo capaz de representar satisfatoriamente o sistema.Alm da configurao atual do sistema, outros cenrios foram investigados e seus desempenhos comparados com o do atual. Essa anlise mostrou que o cenrio 1 (todos os treminhes desengatam seus conjuntos julieta no estoque do ptio) apresenta o melhor desempenho do ponto de vista da quantidade mdia de cana em espera no ptio da usina (Q) e da quantidade mdia de cana descarregada por dia nas moendas (Qt). Alm disso, o cenrio 1 envolve alteraes relativamente simples de serem realizadas no sistema. Os cenrios 2 (aumento de 50% do nmero de rodotrens e reduo proporcional do nmero de treminhes) e 3 (aumento de 50% do nmero de rodotrens e reduo proporcional do nmero de romeu e julieta), apesar de aumentarem um poucoQtem relao ao cenrio original, aumentam significativamenteQ. Outros cenrios poderiam ter sido considerados neste trabalho,e a anlise seria similar.Uma das contribuies deste estudo mostrar a importncia do sistema de recepo de cana na integrao das operaes agrcolas e industriais. Nesse sistema, a poltica de despacho de veculos e as operaes no ptio da usina dependem da capacidade e da operao das moendas. Portanto, o estudo de mudanas na poltica de despacho ou na composio da frota de veculos deve considerar o balanceamento e a capacidade das moendas.O sistema de transporte agrcola de uma usina de acar envolve outros tpicos importantes para pesquisa, entre eles: o despacho de veculos ao campo, a gesto das operaes de colheita e transbordo nas frentes de corte de cana e o problema de filas de espera de mquinas e caminhes no campo. Em particular, uma perspectiva interessante para pesquisa futura a aplicao do presente modelo de simulao para analisar sistemas de recepo de cana em outras usinas com caractersticas similares s da Usina So Martinho.AgradecimentosAgradecemos aos Profs. Joo Alexandre Widmer, Miguel Cezar Santoro e Flvio C. F. Fernandes e aos trs revisores annimos pelos teis comentrios e sugestes. Tambm agradecemos Usina So Martinho pela valiosa colaborao durante a realizao do estudo de caso. Esta pesquisa contou com apoio da Fapesp (processo 98/03314-4).Referncias BibliogrficasBANKS, J.Handbook of Simulation. Atlanta: John Wiley & Sons, 1998.[Links]CAIXETA FILHO, J. V.; SILVA, N. D. V.; GAMEIRO, A. H.; LOPES, R. L.; GALVANI, P. R. C.; MARTIGNON, L. M.; MARQUES, R. W. C. Competitividade noagribusinessbrasileiro: a questo do transporte em um contexto logstico. In: FARINA, E. M. E. Q.; ZYLBERSZTAJN, D. (Coord.).Competitividade no agribusiness brasileiro. So Paulo: PENSA/FIA/FEA/USP, 1998. Programa de Estudos dos Negcios do Sistema Agroindustrial (PENSA)/Fundao Instituto de Administrao (FIA)/Faculdade de Economia, Administrao e Contabilidade (FEA). 194p. Disponvel em URL: