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CENTRO UNIVERSITÁRIO UNIVATES
CURSO DE SISTEMAS DE INFORMAÇÃO
FERRAMENTA OTIMIZADORA E ROTEIRIZADORA DE CARGAS
Marcos Paulo Rohr
Lajeado, junho de 2013
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Marcos Paulo Rohr
FERRAMENTA OTIMIZADORA E ROTEIRIZADORA DE CARGAS
Monografia apresentado ao Centro de
Ciências Exatas e Tecnológicas do Centro
Universitário UNIVATES, como parte dos
requisitos para a obtenção do título de
Bacharel em Sistemas de Informação.
Orientador: Prof. Ms. Fabrício Pretto
Lajeado, junho de 2013
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Marcos Paulo Rohr
FERRAMENTA OTIMIZADORA E ROTEIRIZADORA DE CARGAS
A Banca examinadora abaixo aprova a Monografia apresentada na disciplina
Trabalho de Conclusão de Curso II, do Centro Universitário UNIVATES, como parte
da exigência para a obtenção do grau de Bacharel em Sistemas de Informação:
Prof. Ms. Fabrício Pretto - orientador
Centro Universitário UNIVATES
Lajeado, junho de 2013
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Dedico este trabalho inicialmente aos meus pais, irmã e namorada que sempre
deram apoio e motivação ao longo do desenvolvimento deste trabalho. Dedico
também aos amigos e colegas de trabalho.
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AGRADECIMENTOS
Aos professores pelo auxílio na realização deste trabalho em especial ao
professor orientador Fabrício Pretto pelo grande apoio.
Aos colegas de trabalho pelo apoio para o desenvolvimento deste trabalho de
conclusão, em especial ao Willian Prigol Lopes e ao Pablo Dall'oglio.
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RESUMO
O planejamento de rotas é um processo complicado e custoso, mas importante para
empresas que desejam atender seus clientes de forma satisfatória, com um custo
mínimo. Cada veículo responsável pelo transporte pode passar diversas vezes por
diversos pontos, seja para realizar entregas, coletas, vendas, dar suporte ou
qualquer outro tipo de produto ou serviço. Como são muitas as variáveis envolvidas
por exemplo, capacidades de carga, horários de atendimento, distância e tempos de
deslocamento, é difícil determinar com exatidão o veículo ideal para atender o ponto,
qual a sequência ideal de visitas, e finalmente quais as rotas a serem executadas.
Este trabalho apresenta uma proposta de desenvolvimento de uma ferramenta
roteirizadora, designada para o transporte rodoviário, visando a minimização de
custos, organização e automatização do processo de logística.
Palavras-chave: Logística, Roteirização, Custo Mínimo, Otimização, Transporte
Rodoviário, Mapa.
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ABSTRACT
Planning routes is a complicated and expensive process, but is important for
companies wishing to serve their customers in a satisfactory way, at minimum cost.
Each vehicle responsible for transporting can pass several times by various points,
either to perform deliveries, gathering, selling, supporting or any other kind of product
or service. As there are many variables involved such as, load capacity, service
hours, distance and travel times, it is difficult to determine precisely the ideal vehicle
to serve the point, what's the optimal sequence of visits, and finally which routes are
to be executed. This work presents a proposal to develop a router tool designated for
road transportation in order to minimize costs, organization and automation of the
logistics process.
Keywords: Logistics, Routing, Least Cost, Optimization, Transportation, Highway,
Map.
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Esquema de distribuição ............................................................................ 27
Figura 2 – Esquema de entrada e saída de informações de um TMS ........................ 29
Figura 3 – Imagem da malha viária em um local da cidade de São Paulo, destacando
o nível de tráfego das rodovias ................................................................................... 34
Figura 4 – Criando uma nova rota, inserindo ponto de origem e destino com pontos
de visita ....................................................................................................................... 36
Figura 5 – Ilustração do trajeto a ser percorrido com a solução RTM ......................... 37
Figura 6 – Ilustrando os resultados obtidos após o cálculo da rota ............................. 37
Figura 7 – Imagem da interface do Roteador TrackRoad ........................................... 40
Figura 8 – Cadastro de clientes, vista diretamente em mapa pelo sistema RoadShow
Figura 9 – Esquema de triangulação utilizados pela tecnologia GPS ......................... 42
Figura 10 – Trecho de código retirada da ferramenta RotaRohr, baseado no
algoritmo de Haversine ............................................................................................... 48
Figura 11 – Ilustra o fluxo das informações no modelo MVC (Model, View, Controller)
Figura 12 – Ilustração de um Grafo ............................................................................. 49
Figura 13 – Grafo ilustrativo de cidades conectadas por estradas .............................. 53
Figura 14 – Esquematização do processo de entrega de ordens de carregamento
através de filas por veículo .......................................................................................... 66
Figura 15 – Diagrama de casos de uso do software roteirizador ................................ 72
Figura 16 – Ilustração da estruturação lógica da base de dados do sistema
roteirizador .................................................................................................................. 74
Figura 17 – Imagem da listagem do módulo cadastro de tipos de veículos, retirada
da ferramenta RotaRohr .............................................................................................. 77
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Figura 18 – Ilustração da tela de cadastro e edição de ordens de carregamento
RotaRohr ..................................................................................................................... 78
Figura 19 – Ilustração da tela de cadastro e edição de clientes RotaRohr ................. 81
Figura 20 – Ilustração da lógica de seleção de clientes nas proximidades do cliente
em potencial para uma futura união de pedidos .......................................................... 83
Figura 21 – Ilustração da estruturação dos objetos (Arrays de Objetos) ..................... 87
Figura 22 – Fluxograma de seleção de pedidos, resultando em uma rota .................. 89
Figura 23 – Fluxograma de alocação de rota selecionada na estrutura de rotas ........ 91
Figura 24 – Fluxograma detalhado do processo de alocação de pedidos em veículos
Figura 25 – Apresentação de uma rota pela aplicação RotaRohr ............................... 94
Figura 26 – Apresentação de pedidos não alocados no processo de geração de
entregas ...................................................................................................................... 95
Figura 27 - Apresentação de pedidos não alocados no processo de geração de
entregas ...................................................................................................................... 96
Figura 28 - Impressão de uma ordem de pedido ......................................................... 97
Figura 29 - Impressão de uma ordem de pedido ......................................................... 98
Figura 30 - Exemplo de uma rota com somente uma entrega .................................... 99
Figura 31 - Exemplo de uma rota com mais de uma entrega ..................................... 101
Figura 32 - Exemplo de uma rota com uma ou mais entregas, mas não atingem a
capacidade do veículo ................................................................................................ 102
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Comparativo das funcionalidades das ferramentas roteirizadoras ............ 44
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LISTA DE ABREVIATURAS
API - Application Programming Interfaces
CSS - Cascading Style Sheets
GPS - Global Position System
HTML - Hyper Text Markup Language
IP - Internet Protocol
MVC - Model, View, Controller
PHP - Hypertext Preprocessor
RFID - Sistemas de Identificação por Radiofrequência
RUM - Roteirizador Urbano Multiponto
RTM - Roteirizador Multiponto de Transportes
SQL - Structured Query Language
SGBD - Sistema de Gerenciamento de Bancos de Dados
TMS - Transportation Management System
TI - Tecnologia da Informação
UML - Unified Modeling Language
TSP - Traveling Salesman Problem
XML - eXtensible Markup Language
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SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 14
1.1 Objetivos .............................................................................................................. 15
1.2 Justificativa .......................................................................................................... 16
1.3 Organização deste Trabalho .............................................................................. 16
2 CONTEXTUALIZAÇÃO ........................................................................................... 18
2.1 História da Logística ........................................................................................... 18
2.2 Logística ............................................................................................................... 19
2.3 Logística e o Transporte ..................................................................................... 20
2.4 Logística e a Tecnologia da Informação ........................................................... 22
3 ROTEIRIZAÇÃO ...................................................................................................... 25
3.1 Transporte de mercadorias ................................................................................ 27
3.2 Softwares otimizadores de rotas ....................................................................... 29
4 ROTEIRIZADORES ................................................................................................. 32
4.1 BR Express .......................................................................................................... 33
4.2 MapLink ................................................................................................................ 34
4.3 TrackRoad ............................................................................................................ 38
4.4 RoadShow ............................................................................................................ 41
4.5 Comparativo entre as ferramentas .................................................................... 44
5 FERRAMENTAS DE APOIO AO DESENVOLVIMENTO ........................................ 46
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5.1 Google Maps ........................................................................................................ 46
5.2 GPS ....................................................................................................................... 47
5.3 Algoritmo de Haversine ...................................................................................... 48
5.4 Cron ...................................................................................................................... 49
5.5 Linguagens de programação ............................................................................. 50
5.6 Metodologias ....................................................................................................... 52
5.7 Framework Core .................................................................................................. 53
5.8 Base de dados ..................................................................................................... 54
5.9 Programação linear ............................................................................................. 54
5.9.1 Modelos matemáticos ...................................................................................... 56
5.9.1.1 Na existência de restrições .......................................................................... 57
5.9.1.2 De naturezas variáveis .................................................................................. 57
5.9.1.3 Natureza das restrições e função objetivo .................................................. 58
5.9.1.4 Números de objetivos do modelo ................................................................ 58
5.9.1.5 Dinâmica dos dados de entrada .................................................................. 58
5.9.1.6 O processo de modelagem ........................................................................... 59
5.10 Grafos ................................................................................................................. 59
6 IMPLEMENTAÇÃO ROTAROHR ............................................................................ 62
6.1 Requisitos funcionais ......................................................................................... 63
6.1.1 Requisitos funcionais do sistema roteirizador .............................................. 64
6.2 Requisitos não funcionais .................................................................................. 70
6.2.1 Requisitos não funcionais do sistema roteirizador ...................................... 70
6.3 Modelagem ........................................................................................................... 71
6.3.1 Diagramas de casos de uso ............................................................................ 72
6.3.2 Modelos de entidade relacional ...................................................................... 73
6.4 Implementação .................................................................................................... 75
6.4.1 Funções ............................................................................................................. 76
6.4.2 Cadastros .......................................................................................................... 79
6.4.3 Processos ......................................................................................................... 85
6.4.4 Rotas geradas ................................................................................................... 98
7 ANÁLISE SOBRE A APLICAÇÂO ROTAROHR ................................................... 103
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8 TRABALHOS FUTUROS........................................................................................ 108
9 CONSIDERAÇÕES FINAIS .................................................................................... 112
REFERÊNCIAS .......................................................................................................... 114
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1 INTRODUÇÃO
A logística empresarial estuda formas de otimizar os fluxos de artefatos,
desde a obtenção de matéria-prima, até a entrega do produto acabado ao
comprador, diminuindo despesas, e aumentando a satisfação do cliente,
consequentemente aumentando os lucros para a própria empresa. Tudo isso é
possível através de planejamento, organização, controle do armazenamento e
movimentação dos produtos, fazendo uso de canais e modalidades internas ou
externas à empresa, respeitando medidas e prazos.
Realizar um planejamento eficiente do fluxo de produtos e recursos não é
uma tarefa simples, devido à complexidade a qual está envolvida, como roteirização,
construção de vias, alocação de frotas, operários, tudo isso ainda conciliado a
economia, segurança, horários e veículos disponíveis.
Com o advento da Tecnologia da Informação, trazendo agilidade, precisão e
comodidade, integrado à evolução em técnicas relacionadas à logística como a
movimentação de produtos no tempo (estoques) e espaço (transporte), houve o
surgimento de diversas ferramentas informatizadas com o propósito de auxiliar os
gestores a realizar uma eficiente gestão dos fluxos de seus produtos e recursos.
Entre estas ferramentas informatizadas surgiram os roteirizadores,
desenvolvidos com o objetivo de definir e otimizar os itinerários a serem percorridos
por veículos que atendem a um depósito ou um centro de distribuição, através de
um processo de programação de roteiros de entrega, realizando um cruzamento de
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15 informações como volume/peso de carga, capacidade dos veículos e locais de
entrega.
1.1 Objetivos
O presente trabalho tem como propósito, o desenvolvimento de um sistema
roteirizador informatizado, com o objetivo de auxiliar os gestores na organização e
otimização de itinerários, diminuindo custos e tempo.
Fazendo uso de diversas tecnologias informatizadas disponíveis como mapas
digitalizados, que possibilitam a obtenção de informações de posicionamento, e
grafos, tornam-se possível obter e organizar informações referentes a percursos
possíveis a serem utilizados para atender aos pedidos de clientes. Com estas
informações mapeadas, é possível gerar dados como distância e tempo para o
deslocamento entre um ponto a outro, que são extremamente importantes para
determinar itinerários otimizados.
Como qualquer roteirizador, gerar as informações de rotas visando o menor
custo é essencial, e com base nas informações disponíveis e colhidas através da
ferramenta Google Maps, torna-se possível computacionalmente aplicar algoritmos
de otimização, resultando em rotas otimizadas. Além disso, a ferramenta propõe a
junção de pedidos em um itinerário levando em consideração a capacidade do
veículo e a menor distância entre os pontos de entrega, como também o
balanceamento e organização de entregas de acordo com o perfil dos veículos,
respeitando capacidades e possibilidade de mais de um itinerário por veículo dentro
do período de entregas.
Em suma, essa ferramenta roteirizadora, nomeada de RotaRohr, traz o
propósito de gerar rotas que possibilitam atender a pedidos, dento do período
solicitado de forma otimizada, aproveitando ao máximo as capacidades e
disponibilidades dos veículos através da junção de pedidos. Também fica ao
encargo do roteirizador determinar rotas como o menor custo em deslocamento ou
tempo, supondo que exista somente um ponto de origem e vários pontos de destino.
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16 1.2 Justificativa
Atualmente várias empresas, inclusive a empresa utilizada como caso de uso
para o desenvolvimento da ferramenta RotaRohr, realizam a programação de
itinerários de forma manual, que muitas vezes, de acordo com o volume de
entregas, necessita horas de dedicação especial de um ou vários colaboradores,
além da dificuldade em organizar estas rotas sem haver um mapa como apoio.
Através desta ferramenta RotaRohr será possível diminuir o tempo destinado
a tarefas de programação de itinerários através de metodologias que serão
esclarecidas durante o desenvolvimento deste trabalho, como também auxiliar os
responsáveis pela programação, na elaboração de itinerários com apoio de mapas e
estimativas que acabam diminuindo o desgaste por parte dos responsáveis.
1.3 Organização deste Trabalho
A seguir serão explanados os métodos que serão utilizados para a realização
deste trabalho acadêmico.
Inicialmente é destacado todo o referencial teórico, necessário para que o
leitor possa ter todo o embasamento e entender quais são os fundamentos deste
trabalho. O segundo passo é descrever como será realizado o planejamento do
desenvolvimento da ferramenta, levantando requisitos, modelando e especificando
layouts, para então efetivamente iniciar o desenvolvimento da ferramenta RotaRohr.
Após o término do desenvolvimento da ferramenta são obtidos dados reais
juntamente com a empresa utilizada como caso de uso e realizar teste utilizando os
dados obtidos.
Em conseguinte, após o desenvolvimento da ferramenta, o carregamento de
dados e a realização de testes, a ferramenta será posta a utilização na empresa
caso de uso, para que sejam colhidas informações como, a real eficiência da
ferramenta, o que não está condizente com a realidade e o que pode vir a agregar a
ferramenta.
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17 Por final, após serem colhidas as informações referentes ao uso da
ferramenta RotaRohr são descritas as funcionalidades do sistema, como também
algoritmos utilizados, descrevendo assim o comportamento do sistema, como
também os resultados do uso da ferramenta, e trabalhos futuros que poderão
melhorar ainda mais a ferramenta.
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2 CONTEXTUALIZAÇÃO
Os objetivos deste capítulo são de esclarecer assuntos que envolvem a
logística, conduzindo para um foco computacional, abordando contextos como o que
é, como surgiu e de que maneira o transporte influência na logística, e quais os
benefícios gerados com a utilização da tecnologia da informação nesta área.
2.1 História da Logística
Em épocas remotas da história que se tem registro, as mercadorias com
maior necessidade não eram feitas nos lugares em que existia um maior consumo
das mesmas. Os povos mais antigos consumiam seus produtos em seus lugares de
origem ou os armazenava em lugares profundos para um consumo posterior. Em
consequência da não existência de sistemas desenvolvidos de transporte e
armazenamento, o translado de produtos de uma localidade a outra era uma
atividade demorada, custosa ou até mesmo impossível de ser realizada, devido ao
tempo de transporte ser maior que o tempo de validade para produtos perecíveis.
Dessa forma as pessoas se limitavam a consumir artigos que conseguiam fazer por
suas próprias forças em suas propriedades (BALLOU, 2004).
Segundo Gomes (2004) a logística é o processo de gerenciar
estrategicamente a aquisição, a movimentação e o armazenamento de materiais,
peças e produtos acabados, de modo a maximizar a lucratividade atendendo a
pedidos com baixos custos. Sua origem surgiu na área militar, os primeiros registros
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19 de estudo dessa atividade advêm da época dos gregos, quando grandes exércitos
deslocavam-se a grandes distâncias para conquistar terras e riquezas. Napoleão
Bonaparte aperfeiçoou e utilizou a técnica como estratégia de guerra, mas foi
lecionada pela primeira vez na segunda metade do século XIX em um país com o
objetivo de tornar-se uma grande potência: os Estados Unidos.
Desde então os empresários perceberam a importância de gerenciar a
obtenção, armazenamento e movimentação de materiais no processo de produção
de forma a diminuir os custos e maximizar os lucros ao formularem os conceitos de
qualidade com foco na cadeia produtiva, chamaram a atenção para alguns fatos
como o fornecedor dos insumos, a qualidade no processo produtivo e a entrega do
produto ao cliente (GOMES, 2004).
Durante o século XX houveram mudanças significativas na produção
industrial, entre elas as mais importantes estão as inovações tecnológicas e as
novas formas de produção. Inicialmente a produção em linhas de montagem em
grandes áreas industriais, em consequência o domínio completo pelas indústrias do
ciclo produtivo (BARAT, 2007).
Por volta dos anos 1980 o processo de produção teve uma mudança radical
devido ao fenômeno chamado globalização, em decorrência da rápida evolução
tecnológica possibilitando trocas internacionais. Dessa forma surgiram novas
concepções para a logística como abastecimento e escoamento, reduzindo a
necessidade de grandes estoques (BARAT, 2007).
Atualmente, a logística encontra-se como um elemento diferenciador, entre os
elementos que influenciaram e continuam influenciando essa mudança de
percepção, destacam-se a globalização, a tecnologia da informação, a
responsabilidade social e a ecologia (GOMES, 2004).
2.2 Logística
De acordo com Gomes (2004), o aumento da eficiência, consequentemente o
aumento dos lucros por meio da redução de custos de distribuição, a redução de
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20 capital de giro através da redução dos estoques, como também os custos para
manter os estoques, são vantagens geradas com a implantação da logística.
Segundo Costa (2010) de modo geral a logística procura um equilíbrio em
outras atividades com o mesmo objetivo de aumentar os lucros e considera as
seguintes atividades:
a) Marketing: Procura a maior venda possível de produtos, para isso necessita
de uma oferta abundante e variada de produtos, e sua antecipada
disponibilização ao cliente;
b) Produção: Procura a eficiência em produtividade, através do menor custo
unitário produzindo em grande quantidade por tempos prolongados. Para
alcançar esse objetivo o processo de produção necessita a menor variedade
de produtos possível e menor interrupções por falta de matéria-prima ou
pedidos especiais;
c) Financeira: Procura a redução dos custos, redução das instalações, pessoal,
estoques.
A logística passou por uma grande evolução quando as organizações
perceberam essa atividade como um processo estratégico e menos operacional,
passando a dar um enfoque maior ao serviço ao cliente (BONZATO, 2005).
2.3 Logística e o Transporte
Com a crescente demanda de produtos devido as transformações no
processo produtivo, e da economia mundial que ultrapassou fronteiras regionais e
nacionais, torna-se mais presente a existência de redes de empresas fornecedoras,
com o objetivo de reduzir custos e ligar conjuntos de atividades para atender o
mercado (BARAT, 2007).
As mudanças na produção industrial e da logística interagiram com o
transporte. Dessa forma o escoamento de cargas concentraram-se cada vez mais
em rotas, que na sua grande maioria utilizam de forma combinada os diversos
modos de transporte, sendo eles aéreo, terrestre ou fluvial (SANTOS, 1996).
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Analisando cada modalidade de transporte no Brasil, cerca de 76,4% das
mercadorias geradas no país são escoadas por rodovias, enquanto que as ferrovias
apenas 14,2%, hidrovias 9,2% e a aviação 0,1%. O predomínio do transporte
rodoviário no Brasil se deve a diversos fatores, os principais são políticas que
favoreceram a construção de rodovias, a indústria automobilística e a
inacessibilidade em localidades por outros meios (DIAS, 2010).
Segundo Barat (2007) o transporte rodoviário tenderá a predominar pelos
anos futuros, independentemente de esforços por parte do governo em outras áreas
do transporte, e uma das explicações para essa situação é a preferência pela
indústria no transporte porta a porta, realizado por esta modalidade e ausente nas
outras. Além disso, as empresas cada vez mais estão trabalhando com estoques
reduzidos (just-in-time)1 , com um giro mais rápido.
A operação do transporte de passageiros quanto o de cargas está ligada a
gerência de tráfego das empresas. É neste setor que são definidos como e onde os
veículos vão operar, e os aspectos que auxiliam nessas definições são o
planejamento, a programação e controle destes serviços. Pode-se afirmar que a
realização do planejamento e a programação das operações são complicadas,
devido a complexidade que envolvem, roteirização, construção de linhas, alocação
de frotas e programação da tripulação. Tudo isso, conciliado a racionalização,
economia, segurança, tabelas de horários, veículos disponíveis entre outros
(VALENTE, PASSAGLIA, NOVAES, 1997).
De acordo com Dias (2010) o departamento de transporte e logística de uma
organização tem por função controlar três itens: custos, prazos e qualidade de
atendimento, os quais bem executados podem aumentar o mercado, sobre as
seguintes visões, conforme elencadas a seguir:
1 De acordo com Gaither e Frazier (2002), just-in-time é uma filosofia de fabricação que se baseia na diminuição planejada de todo o desperdício e na melhoria contínua da produtividade. Podemos destacar como elementos principais do just-in-time: a manutenção somente dos estoques necessários quando preciso; a melhoria da qualidade até atingir um nível zero de defeitos; a redução do lead time ao reduzir os tempos de preparação, comprimentos de fila e tamanhos de lote; a revisão incrementalmente das próprias operações; e a realização dessas atividades a um custo mínimo.
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22
a) Custos: As dificuldades de concorrência no mercado aumentam quando a
empresa possui um custo de transporte maior que a média praticada pelos
concorrentes;
b) Prazos: Para alguns produtos o prazo de entrega é um fator muito
importante, devido a sua vida curta, ao estender o prazo de entrega, os
mesmos podem acabam estragando perdendo o seu valor, resultando em
grandes prejuízos, um exemplo disso são os produtos perecíveis. Outro
problema que pode ocorrer por atraso de entrega é a perda de consumidores,
isso ocorre porque os consumidores em sua grande maioria não estão
dispostos a esperar, e quando isso acontece normalmente acabam adquirindo
produtos da concorrência;
c) Qualidade: Produtos mais sensíveis, desde o carregamento estão sujeitos a
avarias devido ao próprio manuseio, e se o empacotamento não for o correto
à modalidade de transporte, certamente o produto será avariado.
Para auxiliar no processo de melhoria dos quesitos citados anteriormente,
existem diversas técnicas e procedimentos, muitos deles informatizados capazes de
auxiliar na busca de melhores soluções para a operação de frotas. Esses recursos
associados a experiência e à prática dos profissionais da área, trazem alternativas
que contribuem para preservar a saúde e a competitividade das empresas
(VALENTE, PASSAGLIA, NOVAES, 1997).
2.4 Logística e a Tecnologia da Informação
Um dos grande aliados da logística é a tecnologia da informação, através de
softwares que armazenam, recuperam e aprimoram as informações, dessa forma os
gestores podem ganhar tempo e ter uma informação mais concisa e precisa,
auxiliando nas estratégias, planejamentos e tomadas de decisão (DALLEDONNE,
2008).
Segundo Bowersox (1992), o fator mais importante que impulsionou a
evolução da logística, foi o rápido crescimento na área da tecnologia da informação
e telecomunicações. A tecnologia proporcionou mudanças significativas no estilo de
vida das pessoas como consumidoras ou geradoras do processo de produção, dos
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23 métodos de comunicações, e a maneira como as informações são tratadas de
negócio para negócio.
Um exemplo disso são computadores ativados por comandos de voz,
tecnologias de codificação sem fio com informações referentes ao produto, chamado
de RFID - Sistemas de Identificação por Radiofrequência, a eliminação gradativa de
formulários para preenchimento de pedidos, a aquisição de produtos através de sites
pela Internet, são tecnologias que tornam cada vez mais curto o tempo de
preparação do pedido compreendido no ciclo do pedido do cliente (BALLOU, 2004).
Existem várias ferramentas que auxiliam os gestores na atividade de
minimizar custos perante a movimentação de produtos no tempo (estoques) e
espaço (transporte). Entre elas estão as ferramentas de roteirização, existindo uma
grande variedade, tal como a da empresa BR Express, ao qual no decorrer deste
documento será avaliada.
Esse conjunto de ferramentas aos quais inclui-se o roteirizador,
caracterizando um conjunto de soluções, oferecem a administração a movimentação
dos pedidos desde o estoque até o cliente, uma dessas soluções que auxiliam neste
propósito é o roteirizador, que segundo Lopes e Melo (2003), é uma ferramenta que
define itinerários a serem percorridos por veículos que atendam um depósito ou
centro de distribuição.
Pela visão de Rango (2002), a atividade de roteirização de cargas é um
processo de programação de carga em rotas ou roteiros de entrega, realizando o
cruzamento de informações como volume/peso de carga, capacidade dos veículos e
locais de entrega, com o objetivo de extrair o melhor resultado em vários quesitos
como ocupação dos caminhões e cumprimento dos prazos de entrega. Desta forma
o sistema pode ajudar de forma a distribuir as cargas a serem transportadas por
uma rota previamente estipulada, onde pode ser sugerido a melhor rota em função
da análise de informações sobre a carga a ser transportada, capacidades dos
veículos, informações de ruas, estradas e localidades.
Devido aos benefícios gerados pela tecnologia da informação, como
agilidade, precisão e comodidade, os empresários cada vez mais se sentem
pressionados por seus clientes e acionistas, no sentido de fazer com que essa área
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24 traga vantagens para a empresa, seja no aprimoramento do processo logístico, nos
ganhos no desempenho do processo produtivo ou nas melhorias da competitividade.
No trecho a seguir o autor deixa claro a nova concepção gerada pela tecnologia no
processo produtivo:
A evolução tecnológica criou o conceito de "tempo real para um produto", que seria definido como o tempo decorrido entre o projeto do produto (estar na prancheta) e o tempo de esse novo produto estar nas mãos do consumidor (GOMES, 2004).
Segundo Bonzato (2005), para uma empresa decidir utilizar a tecnologia da
informação como estratégia de logística, a mesma precisa contribuir para que os
objetivos corporativos de curto, médio e/ou longo prazo sejam atingidos.
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3 ROTEIRIZAÇÃO
De acordo com Lello Universal (2012) uma rota é uma direção, um trajeto, um
caminho a ser seguido de um ponto a outro, e com o auxílio de mapas, que
representam uma região em escala muito menor, é possível, obter informações
necessárias para traçar um itinerário, como localização atual, informações de vias,
localização dos destinatários, e em alguns casos medidas como tempo e distância,
se tornam úteis no momento de criar um rota.
Amplamente utilizado desde os primórdios, o mapa é um dos instrumentos de
auxílio à locomoção e comunicação, criado pelo homem como apoio ao seu próprio
sustento. Inicialmente os mapas mais pareciam croquis, mas com o passar do
tempo, e a evolução da tecnologia, mapas digitais foram surgindo, trazendo uma
série de benefícios, entre eles a facilidade de atualização, e através da inserção de
dados a possibilidade de traçar rotas através de cálculos, e como não trata-se de um
mapa físico e sim digital, é possível ter uma visualização bem mais ampla das
imagens (HASEGAWA et al., 2000).
Segundo Valente, Passaglia e Novaes (1997) a determinação de rotas é
considerada uma atividade de roteirização, que envolve distâncias, ordem e tempo
mínimo ou a junção deles. A determinação de itinerários consiste em problemas de
distribuição que podem ser classificados em três categorias, conforme elencados a
seguir:
a) Roteamento: Acontece quando a ordem ou o horário da realização das
tarefas não é prioridade;
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b) Sequenciamento: Existem restrições de ordem de atendimento das tarefas;
c) Roteamento e Sequenciamento: Ocorrem quando o problema de
sequenciamento leva em consideração também a escolha de rota.
Dentre estas classificações, Ballou (1993) apresenta um tipo de rota muito
comum que envolve múltiplas origens e destinos. Para resolver este problema é
necessário considerar as restrições de capacidade e de oferta dos remetentes e
necessidades de produtos dos destinatários, como também os custos que envolvem
cada caminho possível. Para resolver estes tipos de problema de roteirização é
frequentemente utilizado a programação linear2, assunto o qual será abordado na
seção de ferramentas de apoio ao desenvolvimento.
Outro problema comum encontrado pelos gerentes de frota é o
balanceamento de viagens. Um veículo completamente carregado parte da fábrica
para realizar uma entrega e voltar completamente vazio. Para melhor utilizar o
veículo é interessante transportar mercadorias de fornecedores da própria
companhia para a fábrica (VALENTE, PASSAGLIA, NOVAES, 1997).
Um dos problemas mais conhecidos e usados para exemplificar a eficiência
em rotas é o problema do Caixeiro Viajante, conhecido em inglês pela sigla TSP
(Traveling Salesman Problem), o qual consiste em percorrer um conjunto de cidades
e voltar a cidade inicial, passando uma única vez em cada cidade, de forma a
percorrer a distância mínima (COSTA et al., 2003).
Como trata-se de um problema combinatório, o grau de dificuldade em obter a
melhor rota cresce exponencialmente. Para ter uma ideia do grau de dificuldade
para resolver um problema de menor caminho que envolve 25 cidades, é necessário
20 (vinte) vezes a idade do universo, supondo que seja possível calcular 10.000 (dez
mil) caminhos por segundo (COSTA et al., 2003).
No processo de dimensionamento do sistema de distribuição e coleta, quando
aplicada em uma região grande, é aconselhável dar atenção ao nível de produção
2 De acordo com Ferreira (1976) a programação linear é uma ferramenta matemática que auxilia na obtenção da melhor solução para certos problemas. Neste contexto, o termo programação, significa que existe planejamento de atividades e o termo linear refere-se a linearidade nas equações do problema.
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27 dos veículos que atendem regiões distantes e próximas ao depósito, cada região
necessita de um tratamento diferenciado em questões de tempo demandado para
realizar a tarefa.
Levando em consideração esses parâmetros que influenciam na elaboração
da roteirização, Valente, Passaglia e Novaes (1997) definem o resultado obtido
como rota ou itinerário, o qual é representado pela Figura 1, e possui os seguintes
elementos:
a) Um caminho a ser seguido desde o depósito até a zona de entrega;
b) Vários percursos e paradas entre os pontos dentro da zona de entrega;
c) Paradas em determinados pontos para coleta ou entrega de produtos;
d) Retorno da zona de entrega para o depósito.
Figura 1 – Esquema de distribuição
Fonte: Adaptado de Valente, Passaglia, Novaes (1997).
Os principais problemas/variáveis que normalmente são considerados no
momento de criar uma rota otimizada estão descritos na próxima seção.
3.1 Transporte de mercadorias
Todo veículo de transporte é projetado para suportar um limite de peso,
quando este limite é ultrapassado ou a distribuição da carga é realizada de maneira
incorreta, o comportamento adequado do veículo é comprometido, trazendo
insegurança aos tripulantes e prejudicando o desempenho econômico do mesmo. O
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28 carregamento eficiente do veículo reflete diretamente no bom desempenho
econômico da empresa transportadora, caso a empresa operar com cargas abaixo
da capacidade dos veículos, o reflexo disso será a perda na rentabilidade, mas por
outro lado, caso os veículos circularem com uma carga acima da sua capacidade, ou
os mesmos forem impróprios para o tipo de mercadoria, os prejuízos não são vistos
somente na frota, como desgaste e aumento nos custos de manutenção, mas o
comprometimento da conservação das rodovias (VALENTE et al., 2002).
Além de considerar fatores inerentes ao transporte como a capacidade física
dos veículos, como peso e capacidade, também é necessário respeitar a jornada de
trabalho dos motoristas, preservando a saúde física e psíquica dos tripulantes e o
desempenho do próprio sistema de transporte (VALENTE et al., 2002).
Valente et al., (2002) destacam que um arranjo adequado de cargas em
veículos reflete em um bom desempenho econômico para a empresa, partindo desta
premissa, diversos fatores devem ser considerados, conforme elencados a seguir:
a) A carga e a carroceria adequada para o transporte;
b) Conhecer o produto a ser transportado;
c) Embalagens e materiais de embalagem;
d) Sistema de carregamento e descarregamento;
e) Relação entre o carregamento e a segurança do veículo;
f) Relação entre o carregamento e o roteamento do veículo.
No total, são seis fatores que compõe um arranjo adequado, enquanto para
os tipos de cargas, podemos classificar em 4 grupos:
a) Cargas homogêneas: Transporte de produtos que possuem o mesmo tipo de
embalagem, exemplo tambores. O critério para a organização deste tipo de
carga depende da embalagem;
b) Cargas paletizadas: Justifica-se o uso de paletes para transporte, quando o
peso do produto é expressivo, sendo que o pouco espaço ocupado pelo
palete não faz diferença, também há facilidade de carga e descarga;
c) Cargas heterogêneas: Carga com mais de um tipo de produto a ser
transportado;
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d) Cargas pesadas: Transporte de produtos com um volume de peso grande,
como máquinas, transformadores e produtos siderúrgicos. Nestes casos é
necessário ter um cuidado com a distribuição correta do peso sobre o veículo
e fixação da carga.
3.2 Softwares otimizadores de rotas
Os softwares que auxiliam no gerenciamento de transporte de carga, de modo
geral são chamados de TMS (Transportation Management System) e oferecem
como recursos monitoramento, controle, apoio à negociação, auditoria de frete,
planejamento e execução (MARQUES, 2002).
Segundo o mesmo autor existem soluções capazes de determinar rotas,
sequenciar paradas, estimar o tempo de cada parada, emitir documentos
necessários para o transporte. Estes mesmos softwares consideram uma série de
parâmetros e baseiam-se em algoritmos avançados, com o objetivo de minimizar o
custo total de operação.
De modo geral um software otimizador de rotas pode ser representado pela
Figura 2.
Figura 2 – Esquema de entrada e saída de informações de um TMS
Fonte: Adaptado de Marques (2002).
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No trecho a seguir, complementando a Figura 2 o autor Laundon (1999)
especifica o que é um software:
Software é um conjunto de componentes inter-relacionados, desenvolvidos para coletar, processar, armazenar e distribuir informações para facilitar a coordenação, o controle, a análise, a visualização e o processo decisório (LAUDON, JANE, 1999).
Laudon (1999) cita de modo geral, que qualquer software, qualquer que seja seu objetivo, precisa atender os seguintes atributos para ser considerado um software:
a) Entrada, processamento e saída são as três atividades de um sistema de
informação;
b) Finalidade de resolver uma variedade de problemas organizacionais;
c) Consiste em três entidades pessoas, organizações e tecnologia, que ajustam-
se mutuamente.
d) Treinamento, atitudes no emprego, ergonomia e interface com os usuários
são grandezas da entidade pessoas;
e) Hardware, software e tecnologias de armazenamento de dados são
dimensões da entidade tecnologia;
f) Hierarquia das organizações, especialidades funcionais, procedimentos
empresariais, cultura e grupos de interesses políticos são grandezas da
entidade organizações;
g) Conhecimento das dimensões de pessoas, organizações, além da TI;
h) O objetivo de um software é criar e distribuir conhecimento útil de maneira
planejada para resolver algum problema da organização;
i) Assegurar a sobrevivência no ambiente externo em constante mudança e
tratar os problemas das organizações, são motivos pelas quais as
organizações implantam sistemas de informações;
j) Os softwares podem ser vistos nos seguintes ângulos: servir áreas
específicas da organização, resolver variados problemas em diferentes
viáveis da organização, sistema para servir a organização em sua totalidade.
De acordo com Junior (2001), um sistema de roteirização precisa ter como
premissas para estabelecer o roteiro com a solução próxima da ótima, devemos
considerar:
a) Malha viária previamente definida;
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b) Ponto de coletas e entregas (nós);
c) Veículos que farão o transporte;
d) Restrições para malha, veículos e nós;
e) Demanda de entrega e ou coleta que deve ser atendida pelos veículos,
respeitando as restrições.
O mesmo autor ainda destaca como vantagens oferecidas em decorrência do
uso de roteirizadores as seguintes:
a) Eficiência e pontualidade nas entregas e coletas;
b) Melhor aproveitamento de motoristas e veículos;
c) Tempo menor de viajem devido ao planejamento das rotas;
d) Redução de custos;
e) Planejamento eficiente levando em consideração as variáveis como por
exemplo: horários de entrega, tempo de descarga e carga, velocidade média
para deslocamento, perfil da frota disponível, etc.;
f) O sistema oferece flexibilidade, oferecendo ao operador, o tempo, a
quilometragem e o custo de cada rota, permitindo optar pela que mais lhe
traga vantagem;
g) Simulação e previsões, permitindo maior controle da distribuição.
Rango (2002) cita como benefícios gerados pelos softwares de roteirização:
a) A redução de custos;
b) Aumento da ocupação dos veículos;
c) Sincronismo na sequência de produtos, desde a separação de pedidos até o
carregamento dos mesmos.
Valente, Passaglia e Novaes (1997) destacam que os softwares de
roteirização, oferecem a vantagem na diminuição dos custos no que se diz a
respeito a coleta e entrega de cargas, como: horários a cumprir e duração da
jornada dos motoristas. Além disso, comenta que o software de otimização das
funções precisa simular corretamente a realidade da empresa para atingir os
resultados necessários.
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4 ROTEIRIZADORES
Até este momento foram abordadas questões referentes ao que é a logística,
ao transporte considerado atividade fundamental ao mesmo, porque as
organizações utilizam a logística como estratégia para otimizar lucros e de que
forma a TI (Tecnologia da Informação) auxilia para que este processo seja
executado com maior exatidão e rapidez.
Neste capítulo serão analisadas algumas ferramentas presentes no mercado
que disponibilizam a solução de otimizar o transporte através de rotas eficientes,
muitas delas não possuem o propósito somente de roteirizar, mas sim uma parte ou
módulo com o objetivo de gerenciar grande parte do processo de logística nas
organizações, desde a aquisição da matéria-prima dos produtos, até a entrega do
pedido ao cliente.
Foram avaliados dois grupos de requisitos em cada ferramenta, os requisitos
funcionais que segundo Sommerville (2000), são definições de funções que o
software deve atender, como o sistema deve reagir as entradas específicas e como
deve comportar em determinadas situações. O outro grupo a ser avaliado são os
requisitos não funcionais que segundo o mesmo autor são requisitos que expressam
qualidade e restrições sobre os serviços ou as funções oferecidas pelo usuário.
Uma atenção maior será dada aos requisitos funcionais dos sistemas, às
funções e as maneiras como os mesmos tratam os problemas de roteirização.
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33 4.1 BR Express
A primeira solução a ser relatada está disponível em (www.brexpress.com.br),
é a ferramenta BR inCity & BR onRoad criada pela empresa BR Express, que
segundo a mesma são ferramentas com o propósito de criar rotas partindo dos
pedidos e veículos disponíveis, simulando como os pedidos devem ser distribuídos
na frota, e a rota de cada veículo, com o objetivo de reduzir custos para a empresa
que faz uso da ferramenta. Particularmente esta empresa possui duas soluções para
atender este propósito, a BR inCity, que trabalha a nível urbano, é fornecido com a
malha viária das regiões a serem atendidas, enquanto o BR onRoad, para
roteirizações rodoviárias é fornecido com a malha viária completa do Brasil.
A BR inCity & BR onRoad possuem como principais funcionalidades:
a) Determinar a melhor sequência de entregas, que pode ser ponto-a-ponto ou
multiponto;
b) Separar carga, determinar qual o veículo deve realizar qual entrega;
c) Considera restrições de capacidade, tempo e urgência;
d) Respeitar horários de atendimento a clientes;
e) Possui geocodificação, possui os pontos de entrega mapeados;
f) Monta rotas ideais com base em menos distância, menor tempo, ou menor
custo total;
g) Monta rotas respeitando mãos de direção;
h) Registra as informações de clientes, entregas e rotas em base de dados;
i) Possui malha viária, com possibilidade de visualização dos mesmos através
de mapas vetoriais;
j) O sistema mostra que produtos devem ser retirados do armazém, como eles
devem ser separados, e a ordem ideal de carregamento nos veículos.
A mesma ferramenta possui como requisitos não funcionais:
a) A possibilidade de rodar em plataformas como Windows, Linux e Macintosh;
b) A arquitetura Cliente-Servidor, podendo ser instalado centralizadamente com
acesso Web;
c) Interface multiusuário.
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Em síntese esta solução traz além das funcionalidades básicas de um
roteirizador definida por Junior (2001), como malha viária previamente definida,
ponto de coletas e entregas, veículos que farão o transporte, restrições para malha,
veículos e nós, demanda de entrega e ou coleta que deve ser atendida pelos
veículos, respeitando as restrições. Outras soluções que fazem desta uma
ferramenta peculiar, que oferecem além do básico outras informações importantes
como relatórios que oferecem aos gestores uma visão mais detalhada quanto as
entregas de pedidos. Também determina a entrega de cada veículo, e de que forma
os pedidos devem ser carregados. A malha viária é fornecida e atualizada
constantemente pela própria empresa.
4.2 MapLink
Outra ferramenta que propõem traçar rotas é a MapLink, disponível em
(www.maplink.com.br), a mesma traz um diferencial pouco visto em ferramentas
roteirizadoras, a possibilidade de visualizar em tempo real o nível de tráfego nas
rodovias. A Figura 3, obtida do próprio site do fabricante, demostra esta
funcionalidade:
Figura 3 – Imagem da malha viária em um local da cidade de São Paulo, destacando
o nível de tráfego das rodovias
Fonte: Retirado do site www.maplink.com.br.
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Existem algumas variações de roteirizadores oferecidas pela empresa, a mais
simples oferece a possibilidade de contratar um web services com o propósito de
traçar um caminho por vez, sem integração com frota de veículos nem necessidade
de entrega de pedidos. Uma simples rota é traçada de um ponto inicial a outro
ponto, com a possibilidade de adicionar até 35 paradas. Nesta solução é possível
traçar a rota mais curta, a mais rápida ou o diferencial desta ferramenta, uma rota
que contorna o trânsito elevado ou seja, desviar o alto fluxo de veículos em uma
rodovia tornando o transito pesado no sentido de um volume, dificultando o
escoamento normal dos veículos sobre a rodovia.
Também são oferecidas outras duas soluções com o propósito empresarial, a
primeira delas é chamada de RUM – Roteirizador Urbano Multiponto, o qual possui o
foco principalmente na diminuição de custos e tempo com rotas de entrega, suas
principais funcionalidades são:
a) Traçar rota mais curta ou mais econômica, com até no máximo 35 paradas;
b) Cadastro de veículos, com possibilidade bem variada como carro, moto,
caminhão, além disso oferece a possibilidade de cadastrar a média de
combustível gasto por cada veículo, apresentado no final de cada rota o valor
gasto em combustível pelo veículo;
c) Ao cadastrar o veículo também podemos informar o número de eixos do
mesmo, dessa forma é possível calcular o valor a ser gasto com pedágios;
d) Também é possível registrar todas as rotas e endereços de visita;
e) Abrange as principais cidades do país;
f) Traça rotas somente dentro de um estado.
O RUM tem um foco bem definido em diminuir custos com rotas, abrangendo
várias questões que envolvem custo de transporte como gasto com combustível e
pedágios, cadastro de frotas, endereços de visita e registro de rotas realizados. Não
oferece nenhuma integração com pedidos, nem o que será carregado e como a
carga será organizada.
Quanto os requisitos não funcionais:
a) Ferramenta on-line funciona através do navegador web, o que torna a
ferramenta independente de plataforma;
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b) Utiliza abstratamente mapas para informar ao usuário o trajeto a ser seguido
e as paradas a serem realizadas.
A outra solução disponível pela mesma empresa é a RTM – Roteirizador
Multiponto de Transportes o qual é semelhante ao RUM, com as mesmas
funcionalidades e propósito de diminuir custos com rotas mais eficientes, de menor
caminho ou menor tempo, cálculo de custo com combustível e pedágio, cadastro de
veículos, pontos visitados e histórico de rotas. O que o torna diferente é a
possibilidade de obter informações mais detalhadas de cada trecho que está sendo
percorrido como cidade, local e postos de combustível. Quanto a área de
abrangência, o seu foco não são apenas localidades mas também rotas que cruzam
rodovias entre estados.
De forma análoga ao RUM, o RTM ao criar um trajeto é necessário informar
um ponto de origem e um ponto de destino, com a possibilidade de adicionar a este
trajeto até 35 pontos de visita, conforme ilustração da Figura 4.
Figura 4 – Criando uma nova rota, inserindo ponto de origem e destino com pontos
de visita
Fonte: Retirado do software RTM.
Após o cadastro dos pontos, a próxima etapa de acordo com a ilustração da
Figura 5, é informar ao usuário da ferramenta o trajeto a ser percorrido, através de
um mapa destacando as rodovias utilizadas, informando o ponto de origem, destino
e paradas entre o trajeto. Também traz informações relevantes de estado das pistas,
nomes das mesmas, estados e cidades a serem trafegadas.
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37 Figura 5 – Ilustração do trajeto a ser percorrido com a solução RTM
Fonte: Retirado do software RTM.
Também são apresentados aos usuários informações relevantes referentes a
rota escolhida, como gastos com combustível e pedágios, tempo de percurso e
distância percorrida, conforme ilustração da Figura 6.
Figura 6 – Ilustrando os resultados obtidos após o cálculo da rota
Fonte: Retirado do software RTM.
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Essas soluções oferecidas pela empresa MapLink trazem além a solução de
traçar rotas de menor caminho ou tempo, o diferencial de evitar trânsito, o que em
grandes centros torna-se útil, devido ao grande tempo perdido em engarrafamentos.
Através de rotas que acabam desviando vias com um fluxo pesado de veículos, por
vezes congestionada, é possível evitar a perda de tempo com rotas mais rápidas,
mas por vezes mais longas que acabam trazendo um gasto maior de combustível.
Outro ponto interessante destas ferramentas em específico a solução empresarial é
o cálculo de gastos, que envolvem combustível e pedágios.
4.3 TrackRoad
Como conseguinte temos uma ferramenta de roteamento internacional,
conhecida como TrackRoad (www.trackroad.com), ela propõe oferecer a melhor rota
entre um ponto de partida e chegada, com inúmeras paradas intermediárias, com
base em fatores como caminho mais rápido, velocidade média do veículo,
capacidade de carga, peso, número máximo de paradas, com o foco na minimização
de tempo. Não só realiza a melhor rota para um veículo como também para uma
frota, selecionado entre a frota os melhores veículos para realizar determinado
roteiro.
Esta ferramenta possui em seu cadastro de veículos a possibilidade de
informar o número máximo de horas de utilização para transporte por veículo a cada
dia, o número máximo de pontos a serem visitados por roteiro. Levando em
consideração estes parâmetros é possível chegar a um resultado mais próximo do
real. Além de informar número máximo de horas trabalhadas por dia e pontos a
serem visitados por rota, também é possível informar o tempo gasto em cada
parada.
Tendo em mãos estes parâmetros, o TrackRoad irá formar rotas para a frota
disponível com tempos aproximados, para que seja possível atender todos os
pontos em tempo hábil, sem que seja necessário sobrecarga de trabalho de um
veículo e ociosidade em outro.
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Não menos necessário, existe um cadastro de paradas, que é muito
semelhante a uma cadastro de pedidos, nele é possível informar, endereço,
necessidade em toneladas, caixa ou volume, e caso seja preciso que esta entrega
seja efetuada por um veículo em específico, podemos vincular o mesmo ao pedido.
Outra informação importante disponível neste cadastro é a hora em que a entrega
deve ser efetuada, e o tempo gasto na parada, estas informações são importantes
para transportadoras que trabalham com prazo de entrega em nível de horário.
Com as informações de paradas e veículos cadastrados, é possível gerar as
rotas de entrega levando em consideração os seguintes parâmetros:
a) Minimizar Tempo: Cria a ordem de entrega com o menor tempo
necessário para realizar a mesma;
b) Mesma Ordem: Respeita a ordem de entrega pelos horários;
c) Seleção de Prioridade de Otimização: Possui as seguintes opções de
seleção:
c.1) Paradas: Número de paradas para as rotas;
c.2) Distância: A menor diferença entre distancia percorrida comparando
as rotas;
c.3) Horas: O tempo mais parecido comparando as rotas;
c.4) Região Única: Roteiro em uma região em específico;
c.5) Região Múltiplas: Roteiro que ultrapassa os limites das regiões;
c.6) Automático: O próprio programa se encarrega de escolher a
configuração mais adequada.
A Figura 7 demonstra claramente a interface do programa, na parte esquerda,
superior, é possível cadastrar os veículos com os dados descritos anteriormente, já
abaixo a esquerda são cadastradas as paradas, as quais também foram explicados
anteriormente. Ao centro da tela encontra-se um mapa, e sobre ele, em destaque, a
rota ou caminho indicado pelo software como o melhor caminho, indicando também
o ponto de partida, chegada e paradas, e sobre o alto da tela estão disponíveis as
preferências para interagir com a rota gerada.
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40 Figura 7 – Imagem da interface do Roteador TrackRoad
Fonte: Retirado do software TrackRoad.
Após as rotas serem geradas, as mesmas são vinculadas a um caminhão.
Selecionando o caminhão é possível visualizar no mapa bem ao centro, o ponto de
partida, chegada e as paradas a serem realizadas. À direita estão as paradas
vinculadas a rota selecionada.
Na borda superior da interface do software existem abas, a aba Get Directions
traz informações mais detalhadas do ponto de partida, chegada e paradas, como
endereço e tempo estimado entre um intervalo de parada e parada. A próxima aba
chamada Grid View traz informações mais detalhadas do trajeto a ser realizado pelo
motorista como, estradas, localidades, em que momento o motorista deve fazer uma
conversão a esquerda ou direita, em suma informações necessárias para o
motorista que está conduzindo o veículo, sua funcionalidade é muito parecida com a
de um GPS. E a última aba Pending Route somente destaca o caminho a ser
percorrido no mapa.
Além destas funcionalidades também é possível importar através de um
arquivo de extensão .csv ou .xls informação de cadastro de paradas ou veículos.
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41 Caso o usuário tenha as informações em planilha o cadastro torna-se muito mais
prático e rápido.
Entre outra funcionalidade que não enquadra-se como funcional, destaca-se a
intuitividade de uso do sistema, apesar de ser totalmente em inglês sem opção em
outras línguas, uma pessoa que possui um conhecimento mínimo de inglês
consegue trabalhar na ferramenta e compreender o que o mesmo traz de resultado.
A ferramenta é independente de plataforma, acessível através de um
navegador web, necessita somente de um dispositivo, que tenha possua um sistema
operacional com um navegador web instalado, conectado à Internet.
Umas das peculiaridades que devem ser destacadas desta ferramenta é que
a mesma não comporta mais de uma rota por veículo, caso esse requisito seja
necessário, neste caso outra rota precisará ser gerada em um processo a parte no
sistema.
Desta forma conclui-se que esta ferramenta engloba várias situações que
formam um cenário do transporte, como tempo, tanto de entrega como de demora
de deslocamento, peso e volume tanto de pedidos como a capacidade máxima de
cada veículo. Mas o que a destaca das outras ferramentas é a possibilidade de
priorização de otimização, caso o usuário precise otimizar tempo, o software se
ajusta para que de acordo com as paradas especificadas os veículos façam as
entregas em menor tempo, como também para paradas, distância entre outros, ou
seja, o software se adequa as necessidades do cliente.
4.4 RoadShow
Outro produto disponível comercialmente é o RoadShow, desenvolvido pela
empresa RoadShow Internacional Inc. (www.routing.hospedagememsites.ws/
roadshow), atuando no mercado desde 1985 com sede em Maclean, Virginia nos
Estados Unidos e distribuída no Brasil pela empresa Routing System desde 1993. A
ferramenta tem o propósito de determinar a melhor rota de distribuição,
possibilitando ao cliente escolher a origem, destino e o tipo de rota, trazendo os
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42 benefícios de agilizar o atendimento, orientar o motorista durante a rota e diminuir os
custos com o transporte.
O RoadShow tem como propósito otimizar a carga do caminhão levando em
consideração o peso e volume dos pedidos, obedecendo regras como horário de
entrega do ponto de entrega e tempo de trabalho do ponto de entrega, jornada de
trabalho da equipe de da equipe de entrega como também limites de peso e volume
dos caminhões.
Figura 8 – Cadastro de clientes, vista diretamente em mapa pelo sistema RoadShow
Fonte: Retirado do software RoadShow.
Diferentemente das ferramentas TrackRoad e MapLink, o RoadShow por ser
uma ferramenta antiga, criada antes mesmo do conceito de manipulação das
informações utilizando um navegador web, o mesmo não oferece interface web,
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43 somente computadores de mesa, o que obriga o usuário utilizar uma plataforma de
sistema operacional específica para qual foi projetado.
Como premissas o software precisa ser informado dos pontos de entrega e
horário dos mesmos, cadastro dos veículos, com suas capacidades de transporte,
como também pedidos a serem entregues a cada ponto de entrega. Utiliza mapas
como forma de representar as rotas com níveis regionais, de ruas e avenidas.
No cadastro de clientes, além de informar as informações mínimas como
Nome, RG, CPF, são solicitadas informações como horários de abertura,
fechamento, horários de inconveniência, tempo de espera, tempo de conferência do
pedido tempo de recebimento do valor da entrega, capacidade de peso e volume
comportada pelo cliente. Na Figura 8, os clientes cadastrados são representados por
pontos sobre o mapa.
Além de cadastro de clientes existe também um cadastro trivial de produtos,
com informações básicas como pesos e volumes relativos.
Não menos importante os veículos que farão o transporte também são
cadastrados ao sistema como as informações de capacidade, jornada de trabalho,
custo por quilômetro e custo da hora extra.
No momento de gerar as rotas são levados em consideração tempo em rota,
capacidade de volume do caminhão, capacidade de peso do caminhão, tempo de
serviço do ponto de venda, tempo de jornada de trabalho do veículo.
O sistema RoadShow, apesar de ser uma ferramenta construída a vários
anos, ainda permanece em atividade, sendo comercializada e atendendo as
necessidades. Quanto as funcionalidades, a ferramenta oferece uma variedade de
possibilidades de parâmetros úteis ou de informações a serem considerados no
momento de realizar a rota que melhor simula a realidade, como o cadastro de
horário de funcionamento dos clientes, horários inadequados para o cliente, tempo
de espera e descarregamento, volume e peso comportado pelo cliente, horários de
transporte de cada caminhão e valor de despesa por quilômetro de cada veículo.
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4.5 Comparativo entre as ferramentas
Após uma análise individual de cada ferramenta, destacando o propósito, as
principais funcionalidades que envolvem a roteirização, a maneira que cada solução
obtém as informações e as utiliza para gerar rotas eficientes, uma comparação foi
realizada e apresentada na Tabela 1, a qual traz as funcionalidades que cada
ferramenta comporta, e de forma agrupada realizar uma análise mais direta e
simplificada.
Tabela 1 – Comparativo das funcionalidades das ferramentas roteirizadoras
Análise das Funcionalidades
Funcionalidade BR Express
MapLink TrackRoad RoadShow
Diferentes tipos de veículos X X X X
Coleta de entregas X X
Janelas de tempo: horário pré-determinado por um cliente para o recebimento de mercadorias
X X X
Tempos de carga e descarga X X X
Velocidades variáveis X
Limite de peso e volume X X X X
Múltiplos compartimentos por veículo X X
Duração máxima do roteiro X X X
Horários de início e término de viagem X X X
Restrição de tamanho de veículo e equipamentos para um cliente
X X X
Mais de um roteiro por veículo (quando veículo retorna cedo à base)
Informações da situação das rodovias X
Multiplataforma X X X
Sistema Web X X
Módulo de um sistema de gestão X
Fonte: Elaborado pelo Autor (2013).
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Através desta tabela é possível verificar que todas as ferramentas
disponibilizam o recurso de gerar rotas levando em consideração uma frota
homogênea, como também um limite de peso e volume para os veículos que farão o
transporte.
Já as ferramentas BR Express, TrackRoad e Road Show comportam quase
que igualmente a maioria das funcionalidades de coleta de entregas, janelas de
tempo, horários de entregas entre outras, as quais são levadas em consideração no
momento de gerar as rotas com eficiência.
Outra funcionalidade interessante e que torna a ferramenta MapLink diferente
das demais é o monitoramento do fluxo de veículos na malha viária, essa opção
torna-se interessante para empresas que trabalham em grandes centros e que
precisam ganhar tempo no transporte. A mesma possibilita gerar rotas desviando
fluxos pesados de veículos, trazendo a vantagem de diminuir o tempo sem visar
custos.
Por fim é importante salientar a independência quanto as plataformas de
sistemas operacionais Linux, Windows e Mac Os, as quais somente as ferramentas
MapLink e TrackRoad apresentaram estes requisitos por serem ferramentas Web, já
a ferramenta BR Express, está disponível nas principais distribuições de sistemas
operacionais como Linux, Windows e Max OS, por ser desenvolvido na linguagem
de programação Java. A ferramenta RoadShow pode ser considerada como a
ferramenta menos compatível, pois está disponível somente para uma família de
sistema operacional proprietário.
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5 FERRAMENTAS DE APOIO AO DESENVOLVIMENTO
Como apoio ao desenvolvimento da solução proposta, o uso de ferramentas
com diversas finalidades é essencial, as quais de maneira reunida possibilitam
modelar e organizar as informações de acordo com a necessidade dos usuários,
auxiliando na tomada de decisão.
5.1 Google Maps
Em fevereiro de 2005 a empresa Google lançou a ferramenta Google Maps,
desde então vem tornando-se um dos sistemas integrados de gestão mais utilizados
no mundo, permitindo que seus usuários marquem locais importantes, compartilhem
vídeos, fotos com outros usuários da mesma ferramenta (NETO, 2009).
Além de disponibilizar informações de locais, vídeos, fotos compartilhadas por
outros usuários, a ferramenta Google Maps, traz outras funcionalidades como
pesquisas de locais, rotas entre um ponto de origem e destino, como também
imagens panorâmicas de locais. Muitas destas informações são organizadas em
forma de marcadores sobre mapas, mapas estes que podem sofrer variações de
acordo com a necessidade do usuário como, mapas geradas através de fotografias
de satélites, transito, altitude, entre outras (GOOGLE, 2013).
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Devido a não ser de código aberto, desvantagens como inserção e
tratamentos de dados ambientais fazem desenvolvedores abandonar a utilização da
mesma em seus sistemas. Para suprir esta necessidade a Google disponibilizou
gratuitamente uma API (Interface de Programação de Aplicativos), tornando possível
que qualquer utilizador de informações geográficas possa incluir em seus sistemas
web mapas baseados no próprio Google Maps (NETO, 2009).
5.2 GPS
O GPS (Global Position System),faz uso de tecnologias de satélites para
informar com precisão onde estão posicionados não só veículos, mas qualquer meio
que utiliza essa ferramenta, O sistema de posicionamento global foi colocado em
órbita pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos, utilizando 24 satélites que
orbitam em uma altitude de 18.000 km acima da Terra, fornecendo posição espacial
e temporal para veículos e navios (FOROUZAN, 2004).
De acordo com Forouan (2004), a triangulação faz do GPS uma ferramenta
tão útil, ou seja, encontrando a distância relativa a três pontos fixos, é possível
descobrir o ponto exato da localização de um ponto D. Por exemplo, se este ponto D
estiver a 10 km de um ponto A qualquer, 12 km do ponto B e 15 km do ponto C,
criando um círculo centrado nos ponto A, B e C, estes três círculos interceptam-se
num único ponto: sendo possível encontrar o local em o ponto D está posicionado. A
Figura 9 ilustra o conceito.
Os satélites presentes no sistema GPS tiveram suas órbitas planejadas de
maneira que em qualquer tempo, quatro satélites são visíveis de qualquer ponto da
Terra. O receptor GPS possui um conjunto de dados que informa a posição atual do
satélite e envia um sinal aos quatro satélites visíveis por ele, e mede quanto tempo o
sinal leva para retornar. Desse modo o aparelho receptor determina sua posição
sobre a Terra (FOROUZAN, 2004).
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Figura 9 – Esquema de triangulação utilizados pela tecnologia GPS
Fonte: Adaptado de Forouzan (2004).
5.3 Algoritmo de Haversine
O algoritmo de Haversine, em poucas palavras, representa um cálculo que
retorna em metros a distância entre dois pontos no globo terrestre, fazendo uso das
coordenadas latitude e longitude para identificar os pontos. Este cálculo é feito sobre
a base de uma terra esférica (ignorando efeitos elipsoidais), ou seja, a menor
distância ao longo da superfície da Terra ignorando quaisquer colinas, morros,
elevações ou montanhas (VANESS, 2013).
O seguir o algoritmo representado, aonde φ é latitude, λ é longitude, R é o
raio da Terra (raio médio = 6,371 km):
a = sin²(∆φ/2) + cos(φ1).cos(φ2).sin²(∆λ/2)
c = 2.atan2(√a, √(1−a))
d = R.c
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49 Figura 10 – Trecho de código retirada da ferramenta RotaRohr, baseado no
algoritmo de Haversine
Fonte: Retirada da ferramenta RotaRohr, adaptado do algoritmo de Haversine.
A Figura 10, demonstra em um trecho de código, como o cálculo Haversine
pode ser resolvido, recebendo como parâmetros a latitude e longitude de dois
pontos, e retornando em metros a distância entre os dois pontos.
5.4 Cron
De acordo com Neves (2009), a cron é uma aplicação, utilizada para agendar
a execução de tarefas administrativas, presente no Sistema Operacional Linux.
Cada usuário pode criar sua relação de tarefas, esta relação pode ser acessada
através do diretório /var/spool/cron/Login_do_Usuário.
A cron oferece inúmeras facilidades para agendar tarefas repetitivas, as quais
podem ser executadas a qualquer dia, hora, em um determinado momento, tarefas
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50 como execução de programas (normalmente scripts em Shell), que podem vir a ser
por exemplo, cópias de segurança, pesquisas e eliminação de links quebrados
(NEVES,2009).
Seguindo o conceito de cron, definido por Neves (2009), a mesma é
organizada em forma de tabela, sendo que cada linha representa a execução de um
programa. Dentre estas linhas existem seis colunas as quais representa variáveis
que determinam quando e qual programa que será executado, conforme
especificações a seguir:
• Primeiro Campo: Minuto, pode variar de 0 até 59;
• Segundo Campo: Hora, pode variar de 0 até 24;
• Terceiro Campo: Dia do mês, pode variar de 1 até 31;
• Quarto Campo: Mês, pode variar de 1 até 12;
• Quinto Campo: Dia da semana, pode variar de 0 até 6;
• Sexto Campo: Diretório do programa a ser executado como
“/var/www/html/Roteirizador/AtualizaDistancias.php”.
5.5 Linguagens de programação
Uma linguagem de programação consiste em um conjunto de representações
ou regras utilizadas para criar programas e por meios delas estabelecer uma
comunicação com o computador, de modo que o mesmo compreenda e execute o
que for determinado. A linguagem que será utilizada para implementar a ferramenta
roteirizadora é a linguagem PHP, que significa Hypertext Preprocessor, uma
linguagem de script de código aberto, utilizada para o desenvolvimento de
aplicações web. Além do PHP serão utilizadas outras tecnologias como HTML,
JavaScript, CSS para desenvolver a solução roteirizador, as quais serão melhor
detalhadas ao decorrer deste capítulo (BEHAR, 2004).
Segundo Behar (2004), a linguagem PHP possui como vantagens:
simplicidade, velocidade, segurança, facilidade de configuração e estabilidade,
utilizando seu próprio sistema de administração, possuindo um método sofisticado
para trabalhar com variáveis.
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A linguagem de programação chamada de PHP é considerada como uma das
mais versáteis e poderosas ferramentas de desenvolvimento, reduzindo a
quantidade de conhecimento necessário, diminuindo a complexidade do processo de
produção de páginas dinâmicas (BRUNO, ESTROZI, NETO, 2010).
A linguagem PHP pode ter seu código embutido à linguagem que define as
páginas web, conhecida como HTML (Hyper Text Markup Language), ou seja
Linguagem de Marcação de Hipertexto. A linguagem HTML basicamente consiste
em marcações ou etiquetas, que envolvem o texto ou elementos da página e define
de que forma as mesmas serão apresentadas (W3C, 2002).
De acordo com a W3C (2002), a linguagem HTML foi criada com o objetivo de
divulgar conteúdos, mas nunca pensou-se que chegaria a ser uma ferramenta de
caráter multimídia. Com o passar dos anos foram agregadas e aprimoradas funções
para corrigir deficiências. Algumas das deficiências tiveram que ser corrigidas com a
introdução de outras tecnologias como JavaScript e CSS.
A linguagem JavaScript segundo a W3C (2002), é a linguagem mais popular
do mundo, uma linguagem de programação para Web, disponível para servidores,
desktops, laptops, e dispositivos móveis. O JavaScript é uma linguagem de
programaçã, que poder ser inserida na marcação HTML e executada pelo
navegador. Trata-se de trechos de código chamados scripts, executados do lado do
cliente, suportados e processados pelo navegador, resultando em dinamismo e
interatividade para as páginas Web (W3C, 2002).
Já o CSS (Cascading Style Sheets) é um mecanismo criado para adicionar
estilo como por exemplo fontes, cores e espaçamentos para as páginas Web
adicionando estilos de forma organizada e de fácil manutenção, ou seja, definem
como exibir os elementos HTML. Esses estilos podem ser inseridos diretamente ao
código HTML, ou de forma mais organizada e desejável, podem ser adicionados em
arquivos externos e importados nos arquivos HTML, com o objetivo de diminuir o
trabalho no momento de aplicar ou ajustar os efeitos em cada elemento,
centralizando os parâmetros de efeitos em um só arquivo para cada elemento
HTML, ao invés de aplicar em cada elemento em específico caso fosse embutido ao
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52 HTML, é possível obter vantagens em organização, padronização e tempo (W3C,
2002).
5.6 Metodologias
Através da linguagem PHP, será aplicado o paradigma de Programação
Orientada a Objetos, o qual faz uso de classes e objetos, ou seja, uma forma mais
próxima de organizar e expressar através da programação os elementos. A
modelagem dos dados e operações sobre os dados em um programa de
computador permite o processamento de forma coesa, rápida e menos suscetível a
erros (SANTOS, 2003).
A metodologia orientada a objetos, possui a característica de ser codificado
facilmente quando comparada com outras metodologias de programação. Esta
metodologia propicia a facilidade do desenvolvedor criar componentes reutilizáveis,
para isto, a orientação a objetos disponibiliza conceitos como classes, objetos,
interfaces, atributos e métodos (SANTOS, 2003).
O conceito definido por Booch (2007) para Programação Orientada a Objetos
é um método de implementação no qual, programas são organizados como coleções
cooperativas de objetos, cada um representando uma instância de alguma classe, e
estas classes são todos membros de uma hierarquia de classes unidas via
relacionamentos de herança.
A arquitetura da ferramenta também utilizará a distribuição das classes pelo
modelo MVC (Model, View, Controller), cuja a ideia é separar o desenvolvimento de
uma aplicação nestas três camadas. Dessa forma é possível organizar o trabalho,
isolando a responsabilidade do arquiteto de banco de dados, do responsável pelo
layout, assim como o profissional que for responsável por programar as regras de
negócios terá classes isoladas para trabalhar. Desta forma nenhum desenvolvedor
precisará envolver-se nas classes do outro (MINETTO, 2007).
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53 Figura 11 – Ilustra o fluxo das informações no modelo MVC (Model, View, Controller)
Fonte: Adaptado de Minetto (2007).
O diagrama apresentado na Figura 11 demonstra uma estrutura dividida em
Model, View, Controller. A camada View é utilizada para formalizar uma
apresentação direta com o usuário que pode ser chamada de layout, a Model
formaliza uma conexão direta com o Banco de Dados e a Controller controla o fluxo
das mensagens entre as camadas View e Model (MINETTO, 2007).
5.7 Framework Core
O Framework Core é uma ferramenta criada pela Adianti Solutions, que
aumenta a produtividade no desenvolvimento de novas aplicações. É composto de
uma série de classes que aceleram tarefas cotidianas relacionadas à persistência,
lógica de negócios e interfaces de apresentação. É uma ferramenta moderna
desenvolvida na linguagem PHP, observando as melhores práticas da engenharia
de software como a utilização de orientação a objetos, a modularidade, separação
de aspectos (abstração) e a reutilização, sempre utilizando de padrões
estabelecidos (design patterns) (DALL'OGLIO, 2012).
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54 5.8 Base de dados
Outro tipo de ferramenta extremamente útil em desenvolvimento de
programas, são os bancos de dados, que possuem o propósito de organizar e
armazenar as informações em arquivos que podem ser recuperados posteriormente.
Para o desenvolvimento da ferramenta roteirizadora, será utilizado o banco de dados
relacional chamado de PostgreSQL.
De acordo com a documentação do PostgreSQL a ferramenta foi criada pelo
departamento de Ciência da Computação da Universidade da Califórnia em
Berkeley, com o objetivo de ser um sistema gerenciador de banco de dados, ou seja,
um sistema computadorizado responsável por manter registros de arquivos, fazendo
com que o usuário da informação manipule-as (DATE, 2000).
O SGBD (Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados) PostgreSQL faz
uso da metodologia objeto-relacional. Um banco de dados objeto-relacional em sua
estrutura básica é uma coleção de tabelas, todas com nomes únicos, que compõem
a base de dados, podendo estar relacionada a uma ou mais tabelas. Conceitos
como integridade referencial de dados, que garantem que um dado referenciado em
uma tabela esteja presente na tabela que está sendo referenciada, e chaves
primárias, estão presentes e garantem que um conjunto de informações possa ser
representado de maneira consistente, independente da forma de acesso
(BOSCARIOLI, 2006).
5.9 Programação linear
A programação linear é considerada uma técnica para solucionar problemas
de alocação de recursos. Problemas desse tipo dizem respeito à atribuição e
distribuição de recursos entre as diversas tarefas ou atividades. Normalmente os
recursos disponíveis não são suficientes para que todas as atividades sejam
executadas no nível mais elevado que se possa desejar. Assim, o que procura-se,
nesses casos, é encontrar a melhor distribuição possível dos recursos, entre as
diversas tarefas ou atividades, de forma a atingir um valor ótimo do objetivo
estabelecido (ANDRADE, 2000).
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Assim, para Andrade (2000), esse tipo de problema é caracterizado pelos
seguintes fatos:
a) Existência de um objetivo que pode ser explicitado em termos das variáveis
de decisão do problema;
b) Existência de restrições à aplicação dos recursos, tanto com relação às
quantidades disponíveis quanto à relação à forma de emprego;
c) Outra característica desse tipo de problema é que ele pode ser representado
por um modelo de otimização, onde todas as relações matemáticas são
lineares.
Pesquisas efetuadas em empresas que utilizam a Programação Linear com o
objetivo de encontrar lucro máximo e custo mínimo, apresentaram uma redução de
custos que enquadra-se na faixa entre 1% e 5%, o que para grandes empresas pode
significar muito dinheiro. Para atingir esta economia, diversas empresas têm
aceitado investir uma pequena fração deste valor na contratação de profissionais
qualificados e na compra de computadores poderosos (PRADO, 1999).
Conforme Lachtermacher (2002) quando os gerentes sentem-se pressionados
em tomar uma decisão na qual deve ser levado em consideração uma série de
alternativas conflitantes e concorrentes, duas opções básicas se apresentam:
a) Usar a sua intuição gerencial;
b) Simular diversos cenários do problema de maneira a estudar mais
profundamente o mesmo.
Recentemente a primeira opção, constituía-se na única alternativa viável,
visto que não existiam nem dados e/ou informações sobre os problemas, muito
menos poder computacional para resolvê-los. Com o surgimento dos
microcomputadores e o aprimoramento da tecnologia de banco de dados, a segunda
opção passou a ser inviável e cada vez mais empresas e tomadores de decisão
começaram a optar pela segunda forma de tomada de decisão, isto é, através da
elaboração de modelos para auxiliar este processo (LACHTERMACHER, 2002).
A Modelagem Matemática por sua vez é o processo que envolve a obtenção
de um modelo e para elaborar um modelo, é necessário além de conhecimento
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56 matemático, ter uma intuição significativa, criatividade, saber discernir que conteúdo
matemático melhor adapta-se ao problema e também ter senso lúdico para jogar
com as variáveis envolvidas (LACHTERMACHER, 2002).
5.9.1 Modelos matemáticos
Conforme Biembengut (1999) na ciência, a noção de modelo é fundamental,
em especial a Matemática, devido a sua arquitetura, permite a elaboração de
modelos matemáticos, possibilitando uma melhor compreensão, simulação e
previsão do fenômeno estudado.
Segundo Lachtermacher (2002) existem diversas vantagens que podem ser
citadas quando o decisor utiliza um processo de modelagem para a tomada de
decisão:
a) Forçar os decisores a tornarem claros seus objetivos. Os modelos forçam a
identificação e o armazenamento das diferentes decisões;
b) Forçam a identificação e o armazenamento dos relacionamentos entre as
decisões;
c) Forçam a identificação das variáveis, e em que termos elas serão
quantificáveis;
d) Forçam o reconhecimento de limitações;
e) Permitem a comunicação de suas ideias facilitando o trabalho em grupo.
De modo geral os modelos podem ser utilizados como ferramentas
consistentes para a avaliação e a divulgação de diferentes políticas empresariais.
Segundo Morreti (2010) um modelo matemático que vise maximizar ou
maximizar um problema pode ser formalizado da seguinte forma:
Maximizar / Minimizar f(x)
sujeito a:
g(x)≥a
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h(x)≤b
s(x)=c
i<x<u
Para Morreti (2010) a função f(x), pode ser linear ou não, que será otimizada
de forma a maximizar ou minimizar os resultados respeitando restrições que devem
ser levados em consideração, tais como condições de igualdade e maioridade. As
classificações para os modelos são descritas a seguir.
5.9.1.1 Na existência de restrições
a) Otimização Irrestrita: Não existem condições a serem levadas em
consideração no momento de otimizar uma função. Um exemplo desta
otimização e a necessidade de se deslocar de sua casa até o trabalho,
perante várias possibilidades escolher o menor caminho;
b) Otimização Restrita: Existem condições que necessariamente devem ser
levados em consideração no momento de otimizar uma função. Seguindo o
exemplo anterior, seria a mesma situação do menor caminho entre vários com
evitando passar por uma área considerada perigosa.
5.9.1.2 De naturezas variáveis
a) Modelos Discretos: A área a ser levantada para análise tem um número
discreto de alternativas. Um exemplo disso e o tempo que pode ser discreto
ou contínuo, dependendo da situação a que ele é empregado. Para situações
discretas podemos exemplificar com cálculos para determinar o aumento de
população de um certa espécie, o qual se dá a passos discretos devido o
aumento da mesma se propagar em épocas especiais do ano;
b) Modelos Contínuos: A área atingida é constante, ou seja, não existem
restrições de integralidade sobre as restrições de decisão. Seguindo o
exemplo de tempo anterior mencionado, podemos utilizar para modelos
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contínuos, casos de cálculos de juros simples ou compostos, o tempo sempre
é um inteiro positivo, como dias, meses ou anos.
5.9.1.3 Natureza das restrições e função objetivo
Segundo Morreti (2010) as naturezas das restrições e função objetivos podem
ser categorizadas em:
a) Otimização Não-Linear: Quando uma função objetiva ou uma restrição da
mesma não for linear, ou seja, que não tenha um único sentido, o modelo
adequado é não-linear e a resolução computacional é complexa. Caso haja,
informações como função (convexa/côncava, diferenciável ou não), então a
eficiência pode aumentar, de outra forma pode ser muito custoso resolver
modelos não-lineares;
b) Otimização Linear: Caso a função objetivo ou as restrições das mesmas
forem lineares, o método de resolução torna-se mais eficiente e para resolver
estes tipos de problemas existem vários métodos.
5.9.1.4 Números de objetivos do modelo
Segundo Morreti (2010) o número de objetivos do modelo podem ser
categorizadas em:
a) Otimização Escalar: somente uma função objetivo a ser otimizada;
b) Otimização Multi-Objetivo: este método é utilizado quando existe mais de
um objetivo a ser otimizado, os quais podem ser conflitantes ou não-
comensuráveis. Para tais problemas existem técnicas de escalonamento, que
tornam os objetivos em um só, resultando um único problema escalar.
5.9.1.5 Dinâmica dos dados de entrada
Segundo Morreti (2010) a dinâmica dos dados de entrada podem ser categorizadas
em:
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59
a) Modelos Estatísticos: Utilizado para se ter uma visão superficial do sistema
modelado. Exemplo que pode ser citado para este caso é a de um gerente
que precisa saber quantas caixas precisa comprar para acomodar seus
produtos. Para este caso uma noção de quanto será produzido já é o
bastante, sem precisar realizar um plano de produção gerando muito tempo
para resolver o plano;
b) Modelos Dinâmicos: Quando se necessita de dados mais precisos. Como o
exemplo citado acima, seria necessário realizar um plano de produção, aonde
o tempo irá guiar todo o conjunto de condições do problema.
5.9.1.6 O processo de modelagem
Para realizar a modelagem de um problema, de ante mão é preciso observar
o sistema real e coletar dados de forma correta, como também o objetivo a ser
otimizado e de que maneira as restrições interagem com o objetivo. Com a função
objetivo definida, pode-se descrever o modelo matemático a ser validado, através de
cenários, que em seguida pode ser implementada e usada como ferramenta de
tomada de decisão (MORETTI A, 2010).
5.10 Grafos
Segundo Scheinerman (2003) um grafo literalmente pode ser visto como um
método utilizado para representar uma ideia ou um conceito de um relacionamento
entre duas grandezas, através de uma ilustração. Grafos podem tornar-se útil para
representar problemas que podem ocorrer no dia-a-dia, e uma forma de modelar e
formular problemas relacionados a grafos é através da modelagem matemática, que
descrevem os problemas simplificada, tornando compreensível mais facilmente.
A seguir o autor, de forma matemática descreve o que é um grafo:
Um grafo é um par G = (V,E), onde V é um conjunto finito e E é um conjunto
de subconjuntos de dois elementos de V (SCHEINERMAN, 2003).
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O seguinte exemplo ilustra de forma mais clara a definição de um grafo
segundo Scheinerman (2003):
G = ({1,2,3,4,5,6,7},{{1,2},{1,3},{2,3},{3,4},{5,6}}).
V = conjunto finito {1,2,3,4,5,6,7}, são os vértices do grafo.
E = conjunto que contém cinco subconjuntos de dois elementos de V
{1,2},{1,3},{2,3},{3,4} e {5,6}, portanto G = (V,E) é um grafo, também são chamadas
de arestas do grafo.
Esses grafos podem ser representados e compreendidos de maneira mais
fácil através de ilustração, aonde os vértices podem ser representados por pontos
(elementos de V), cada aresta é representada por uma curva ou traçado, exemplo
de E = {u, v}, traçamos a aresta e em curva unindo os vértices ou pontos que
representam u e v. A Figura 12 representa o grafo exemplificado.
Atualmente existem diversos grafos cada uma com um objetivo específico,
mas o que mais se aproxima da solução de caminho mais curto é o algoritmo de
Dijkstra, o qual de acordo com Carvalho (2002) é um dos algoritmos que torna
possível calcular o caminho de custo mínimo entre vértices de um grafo.
Figura 12 – Ilustração de um Grafo
Fonte: Adaptado de Scheinerman (2003).
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Conforme descrito anteriormente um grafo é determinado por G = (V,E) aonde
V são os vértices e E são as arestas, mas o diferencial deste grafo é que as arestas
possuem pesos o que torna ele um grafo ponderado. Isso que dizer que existe um
custo para percorrer o arco, de um vértice a outro. A Figura 13 representa um
conjunto de cidades ligadas por estradas e distâncias através de um grafo
(CARVALHO, 2002).
Figura 13 – Grafo ilustrativo de cidades conectadas por estradas
Fonte: Adaptado de Carvalho (2002).
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6 IMPLEMENTAÇÃO ROTAROHR
Com a proposta de resolver dificuldades enfrentadas por diversas empresas,
que utilizam o meio de transporte viário para escoar suas mercadorias, com
destaque uma empresa que possui algumas de suas filias no Vale do Taquari, que
não possui o propósito fim o serviço de transporte, mas utiliza a logística como meio,
foi desenvolvido um sistema informatizado chamado RotaRohr. O objetivo principal
da ferramenta de organizar de forma otimizada cargas fracionadas, diminuindo
custos e tempo, através de união de entregas visando a menor distância entre os
pontos de entregas, capacidade dos veículos, como também rotas com a menor
distância e tempo de deslocamento.
O sistema RotaRohr parte do princípio que existe uma frota de veículos, a
qual será encarregada de escoar as entregas e pedidos a serem entregues, além de
possuir dados relevantes ao local de entrega que serão levados em consideração
para realizar o cálculo de melhor junção de pedidos, criando uma rota, supondo que
exista somente um ponto de origem e vários pontos de destino, e veículos que
sejam projetados adequadamente para transportar os tipos de produtos.
Para realizar o cálculo de melhor união de pedidos, o sistema utiliza a
estrutura de grafo, sendo que os pontos de entregas são representados por vértices
e o tempo de deslocamento e quilometragem entre um vértice a outro serão
consideradas como pesos das arestas, as quais serão levados em consideração
para a análise da melhor união de pedidos.
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Portanto para carregar o grafo com informações de pontos de entregas é
utilizada a API da Google Maps, a qual disponibiliza através da rede mundial de
computadores (Internet) a informação do melhor trajeto viário entre dois pontos,
como também a quilometragem total e tempo de deslocamento.
Com o mapeamento das informações de arestas e vértices alimentando as
informações necessárias pelo grafo, será possível a junção de pedidos em uma
entrega levando em consideração a capacidade do veículo e a menor distância entre
os pontos de entrega, otimizando o tempo, fazendo o melhor aproveitamento da
capacidade do veículo e diminuindo gastos para realizar a entrega.
As entregas também são alocadas de acordo com a disponibilidade da frota
em número e capacidade. Ou seja, respeitando a capacidade de cada veículo, como
também o número de veículos disponíveis, sendo que existe a possibilidade de mais
de uma alocação de entrega para um veículo dentro de um período, respeitando o
máximo em quilômetros ou minutos que o veículo pode estar em serviço em um
período.
Também é necessário realizar o balanceamento das entregas de forma que
todos ou pelo menos a maioria esteja em atividade, e que consigam realizar todas
as entregas dentro do período estabelecido. Este balanceamento consiste em
organizar as cargas de forma que determinados veículos não tenham um acumulo
de viagens, e outros não tenham viagens ou poucos, realizando um equilíbrio de
entregas e evitando a ociosidade ou ineficiência nas entregas.
Com o propósito de organizar as entregas após a geração e finalização das
rotas, filas de entregas por veículo serão criadas, assim todo o itinerário do período
para o veículo será definido, respeitando somente o critério de urgência da rota
organizada desde a mais urgente até a menos urgente.
6.1 Requisitos funcionais
A seguir serão apresentados os requisitos funcionais, os quais descrevem
funções ou procedimentos que deverão ser implementadas na ferramenta RotaRohr.
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64 6.1.1 Requisitos funcionais do sistema roteirizador
Os requisitos funcionais do sistema RotaRohr estão divididos nas seguintes
categorias:
a) Cadastros:
RF01 – Cadastro de Tipos de Veículos
Cadastro de informações referentes a um tipo de veículo, como:
Capacidade.
Descrição.
Quilometragem máxima rodada em um dia.
Tempo máxima rodada em um dia.
Possibilitar consulta, inserção, alteração e exclusão dos registros.
Prioridade Complexidade Status Versão Autor
Alta Baixa Aprovado 1.0 Marcos
RF02 – Cadastro de Veículos
No momento de cadastrar os veículos, também será necessário informar, quais os
produtos que o mesmo pode carregar.
Cadastro de informações referentes a um determinado veículo da frota:
Placa.
Eixos.
Tipo de veículo.
Possibilitar consulta, inserção, alteração e exclusão dos registros.
Prioridade Complexidade Status Versão Autor
Alta Baixa Aprovado 1.0 Marcos
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RF03 – Cadastro de Cliente
No momento em que o cliente é gravado na base de dados, uma rotina de
população de dados geográficos será disparada, alimentando o grafo presente no
sistema com dados como estimativa de quilometragem, e tempo necessário para o
deslocamento do veículo do ponto de origem que neste caso é o próprio cliente,
representado por um vértice, a outros vértices já cadastrados representados por
clientes nas redondezas, ou seja, vizinhos clientes em potencial para uma futura
junção de pedidos, a aresta entre clientes recebe os pesos de quilometragem e
tempo, de um ponto a outro.
Cadastro de informações referentes a clientes como:
Nome.
Data de nascimento.
Sexo.
CPF.
RG.
Endereço.
Latitude.
Longitude.
Possibilitar consulta, inserção, alteração e exclusão dos registros.
Prioridade Complexidade Status Versão Autor
Alta Baixa Aprovado 1.0 Marcos
RF04 – Cadastro de Produtos
Cadastro de informações referentes aos produtos, como:
Descrição.
Possibilitar consulta, inserção, alteração e exclusão dos registros.
Prioridade Complexidade Status Versão Autor
Alta Baixa Aprovado 1.0 Marcos
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RF05 – Registro de Pedidos
Cadastro das informações referentes aos pedidos:
Cliente.
Produto.
Quantidade.
Data de Entrega.
Nível de Urgência.
Possibilitar consulta, inserção, alteração e exclusão dos registros.
Prioridade Complexidade Status Versão Autor
Alta Baixa Aprovado 1.0 Marcos
RF06 – Filas de Ordens de Carregamento
Serão criadas filas, aonde cada veículo terá sua própria fila, e nelas serão alocadas
as rotas definidas na etapa de geração de itinerários no dia selecionado. Estas filas
serão controladas pela própria aplicação, sendo que a ordem em que as rotas
serão alocadas dependerá do nível de urgência de cada carga, partindo da mais
urgente até a que possui menos urgência.
Figura 14 – Esquematização do processo de entrega de ordens de carregamento através
de filas por veículo
Fonte: Elaborado pelo próprio autor (2013).
Prioridade Complexidade Status Versão Autor
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RF07 – Impressão das Ordens de Carregamento
No momento em que o transportador estiver a espera de uma ordem de
carregamento, o itinerário que estiver no início da fila do veículo, é impresso pelo
administrador e entregue ao motorista.
Nesta ordem de carregamento devem constar informações referente ao veículo, e
da carga como, clientes que serão atendidos, quais os produtos que serão
carregados para cada cliente, quantidade e endereço do cliente.
Prioridade Complexidade Status Versão Autor
Média Baixa Aprovado 1.0 Marcos
RF08 –Rotina de obtenção de dados viários
Com o intuito de atualizar ou até mesmo popular informações que ainda
encontram-se inexistentes devido ao processo de cadastro de clientes, o qual
somente popular na estrutura de grafo, arestas do ponto de origem, representado
pelo próprio cliente até o destino, representado pelo cliente em potencial para uma
futura junção de pedidos. O processo de retorno não é realizado, uma vez que
estas informações são obtidas com base na malha viária, e a mesma pode possuir
vias de somente um sentido.
Prioridade Complexidade Status Versão Autor
Média Alta Aprovado 1.0 Marcos
RF09 – Gerar Ordens de Carregamento
Este, pode ser dito como o coração do sistema, também o processo mais complexo
e custoso. É nele que serão realizados diversos cálculos, bom base nas
informações colhidas anteriormente, como distância e tempo, as quais serão
registradas em formato de grafo.
O processo de junção de pedidos, leva em consideração as seguintes restrições:
a) Junção de Pedidos: Partindo da premissa que não existirão pedidos maiores
que a capacidade do maior veículo, devido a um controle implementado na
aplicação, o sistema deve seguir as seguintes especificações no momento da
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junção das entregas;
b) Quando o pedido por si só não satisfazer a capacidade do veículo, unir duas ou
mais entregas levando em consideração a menor distância entre os pontos de
entrega e a capacidade do veículo, fazendo a busca na estrutura de grafo.
Inicialmente um pedido aleatório é selecionado, e os vértices de todos os clientes
que fazer ligação a esta aresta são organizados em ordem de distância, partindo da
menor para a maior, verificando se os clientes representados por estes vértices
possui pedidos.
Caso houverem clientes com pedidos na seleção das arestas, o primeiro cliente
com pedido, será o mais próximo, e o mesmo será alocado a carga, verificando é
claro se o veículo possuir capacidade para alocar a soma dos dois pedidos. Caso a
soma dos dois pedidos não atingir a capacidade da carga, um segundo cliente com
pedidos será selecionado, na estrutura de seleção de arestas, alocado a carga
respeitando sempre a capacidade do veículo, e assim sucessivamente até atingir a
capacidade do veículo ou ao final da seleção.
Caso a seleção chegou ao final e o veículo não atingiu sua capacidade, para estes
casos um veículo que estiver disponível, com capacidade menor é alocada.
c) Realizar a união de entregas da ordem dos veículos de maior porte, para os
menores;
d) Balanceamento de Ordens de Carregamento: Como existirão filas individuais
por veículo, as quais serão alocadas ordens de carregamento, se faz necessário
balancear as ordens em cada fila para que as mesmas não fiquem ociosas por um
período muito alto, e no pior caso, não seja possível atender aos pedidos no
período útil de um dia. Para ter este controle serão informados ao sistema um
tempo médio de carga, tempo médio de descarga, que quando somadas a
estimativa de tempo de deslocamento obtido através do grafo, é possível obter uma
estimativa de tempo para realizar as entregas. Também é possível obter as
estimativas de quilometragem, somando os pesos das arestas que serão
contemplados pela rota. Assim sendo é possível realizar um controle através de
alocação de cargas a cada fila de veículos, respeitando o máximo de tempo ou
quilometragem permitida, informado no cadastro de tipos de veículos
e) Alocar as Ordens para Cada Fila: Após serem calculadas as melhores rotas, e
alocadas aos veículos, serão formadas as filas para cada veículo e organizadas
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conforme a urgência de cada itinerário, do mais urgente até o menos urgente.
Prioridade Complexidade Status Versão Autor
Alta Alta Aprovado 1.0 Marcos
RF10 – Cadastrar Rota Manual
Possibilitar ao administrar criar rotas, selecionado veículos, pedidos e informando
urgência, e data de entrega, controlando é claro que a soma dos pedidos não
ultrapasse a capacidade do veículo. Este processo é claro que deve ser realizado
antes do fechamento de rotas do dia selecionado para a entrega.
Prioridade Complexidade Status Versão Autor
Baixa Média Aprovado 1.0 Marcos
RF11 – Administração das Ordens
Ao gerar as ordens de carregamento, a programação é fechada e a partir deste
momento não se torna possível alterá-las, passam ao estágio de carregamento das
mesmas. No momento em que uma rota ou ordem de carregamento é impresso, a
rota recebe uma data de carregamento, data esta do dia efetivamente que a carga
foi para carregamento, e seu status que antes era aguardando passa a ser em
andamento, e quando uma próxima rota é impressa a ordem passa a ter o status de
concluída.
A mudança de status, como informações sobre as cargas são disponibilizadas em
um painel ao qual possibilitar ao administrador visualizar as ordens de
carregamento.
Prioridade Complexidade Status Versão Autor
Alta Alta Aprovado 1.0 Marcos
RF12 – Visualizar Rotas em Mapa
Possibilitar o administrar visualizar em mapa o trajeto e os pontos de entrega a
serem realizados pela rota selecionada.
Prioridade Complexidade Status Versão Autor
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Baixa Média Aprovado 1.0 Marcos
6.2 Requisitos não funcionais
Da mesma forma que os requisitos foram organizados nos requisitos
funcionais, os não funcionais serão separados em software roteirizador e aplicativo
móvel.
6.2.1 Requisitos não funcionais do sistema roteirizador
Os requisitos não funcionais do sistema roteirizador estão divididos nas
seguintes categorias:
a) Linguagem e Banco de Dados
RNF01 – Linguagem
Linguagem de programação PHP.
Prioridade Complexidade Status Versão Autor
Média Média Aprovado 1.0 Marcos
RNF02 – Banco de Dados
PostgreSQL.
Prioridade Complexidade Status Versão Autor
Média Média Aprovado 1.0 Marcos
RNF04 – POO Programação Orientada a Objetos
Programação Orientada a Objetos.
Prioridade Complexidade Status Versão Autor
Média Média Aprovado 1.0 Marcos
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b) Usabilidade
RNF05 – Interface
Para o desenvolvimento desta ferramenta usaremos PHP embutido ao HTML,
dessa forma podemos utilizar a ferramenta através de um navegador, o que se
denomina como Web.
Prioridade Complexidade Status Versão Autor
Média Média Aprovado 1.0 Marcos
RNF06 – Intuitividade
O sistema deve ter uma boa usabilidade, com funções que sejam intuitivas.
Prioridade Complexidade Status Versão Autor
Média Média Aprovado 1.0 Marcos
c) Desempenho
RNF07 – Tempo de Resposta
O sistema não deve demorar a responder em suas requisições, exceto o
processo de gerar as ordens de carregamento, o qual por sua natureza e
complexidade exige um poder alto de processamento, mas esse tempo deve estar
dentro do esperado.
Prioridade Complexidade Status Versão Autor
Média Média Aprovado 1.0 Marcos
6.3 Modelagem
A seguir, fazendo uso do padrão UML (Unified Modeling Language), serão
modelados os diagrama de casos de uso e modelo de entidade relacional, será
detalhado a forma como a ferramenta RotaRohr será projetada.
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72 6.3.1 Diagramas de casos de uso
Com o propósito de trazer uma visão mais simplificada das funcionalidades do
ponto de vista do usuário, na Figura 15 temos um diagrama de casos de uso, que
descrevem como os atores interagem com a ferramenta RotaRohr, como também os
processos que a este software foram atribuídos.
Figura 15 – Diagrama de casos de uso do software roteirizador
Fonte: Elaborado pelo próprio autor (2013).
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73 6.3.2 Modelos de entidade relacional
Como forma de especificar a estrutura lógica das bases de dados, o diagrama
entidade relacional proporciona representar um modelo baseado na percepção do
mundo real, sendo que um conjunto de objetos são representados por entidades as
quais relacionam-se. Em uma analogia, pode-se conceituar entidade como uma
grande planilha, sendo que os campos são as colunas desta planilha, cada campo é
definido por um tipo de dado, podendo ser uma informação numérica, textual ou
lógica, por exemplo.
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74 Figura 16 – Ilustração da estruturação lógica da base de dados do sistema
roteirizador
Fonte: Elaborado pelo próprio autor (2013).
Na Figura 16 está representado a estruturação lógica do sistema RotaRohr, o
qual contempla as tabelas de vértices e arestas para que seja possível criar um
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75 grafo, como também cadastros básicos de veículos, usuários, permissões, produtos,
clientes e pedidos.
6.4 Implementação
A seguir, serão detalhados os métodos utilizados para a construção da
ferramenta RotaRohr, abordando assuntos como a usabilidade do sistema através
de demonstrações de telas, entradas e saídas oferecidas pelos processos, como
também lógicas e algoritmos utilizados para que seja possível desempenhar a
função de elaborar itinerários.
O sistema RotaRohr foi projetado para ser utilizado através de navegadores
de Internet, o que define ele como uma aplicação web, devido a utilização desta
estrutura, torna-se necessário a utilização de linguagens de programação
interpretadas por estes navegadores. No entanto para esta aplicação foram
utilizadas as linguagens HTML, CSS, JavaScript, interpretadas pela grande maioria
dos navegadores, tornado as informações facilmente compreensíveis pelo usuário.
Mas como linguagem de programação principal, que definem as políticas e
transformam dados brutos em informações de tomada de decisão, foi utilizada a
linguagem PHP.
Entretanto para tornar a implementação da ferramenta mais ágil, através de
funções genéricas já abstraídas, utilizou-se o framework Core, juntamente com a
linguagem de programação PHP e metodologia orientada a objetos, a qual o
framework designa-se.
Como a maioria das aplicações que manipulam informações existentes hoje,
um (SGBD) Sistema Gerenciador de Banco de Dados é essencial para controlar e
armazenar de forma eficiente as informações. E para o desenvolvimento da
ferramenta RotaRohr, foi adotado o SGBD nomeado de PostgreSQL.
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76 6.4.1 Funções
Nesta seção serão apresentadas as funções disponíveis pela aplicação
RotaRohr categorizadas em cadastros e processos, fazendo o uso de imagens
retiradas da própria ferramenta, facilitando a compreensão da essência e objetivo
dos processos.
Em suma, a organização dos cadastros e processos, na sua grande maioria é
organizada em quatro funções principais, existentes principalmente nos cadastros e
sofrendo variações nos processos. Essas operações, oferecem listagens com
possibilidade de filtros, inserção, edição, exclusão, já são pré-definidas pelo próprio
framework Core.
O framework Core, também pré-define um menu de acesso a todas as
funções existentes atribuídas ao aplicativo como pode ser visto na Figura 17, este
menu de controle, presente sempre a esquerda, oferece acesso rápido e
categorizado, possibilitando partir de qualquer parte do sistema que o usuário se
encontre, e chegar em qualquer outro local, com pouca interveção.
A Figura 17 ilustra a tela de abertura da função de cadastro de tipos de
veículos disponíveis na aplicação RotaRohr. O padrão de usabilidade é seguida em
todas as outras telas de cadastro, onde o primeiro acesso disponibiliza ao usuário
realizar uma busca de registros, através da utilização de filtros que satisfazem aos
mesmos. Estes dados são organizados em forma de lista, logo abaixo dos campos
de filtro.
Ainda nesta é possível realizar um cadastro de um novo registro, através do
botão Cadastrar. No momento que esta função é acionada, o usuário é
redirecionado para uma tela de cadastro, que pode ser vista através da Figura 17.
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77 Figura 17 – Imagem da listagem do módulo cadastro de tipos de veículos, retirada
da ferramenta RotaRohr
Fonte: Retirada da ferramenta RotaRohr.
A Figura 18 ilustra a tela de um novo registro de tipo de veículo, nela estão
disponíveis campos a serem preenchidos com informações que relacionam-se ao
assunto, cada campo possui uma finalidade, finalidade esta com título a esquerda do
responsável por identificar ao usuário a que refere-se, como também um asterisco
em vermelho, identificando a obrigatoriedade da informação.
Após todos os campos obrigatórios serem preenchidos e também os
condicionais, conforme a necessidade do usuário, o formulário pode ser submetido
ao sistema e inserido na base de dados.
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78 Figura 18 – Ilustração da tela de cadastro e edição de ordens de carregamento
RotaRohr
Fonte: Retirada da ferramenta RotaRohr.
Retornando a Figura 17, outra função disponível nesta tela inicial ao cadastro
de tipos de veículos é a possibilidade de editar um registro. Aplicando ou não filtros
e localizando o registro necessário a edição, é possível realizar a edição do registro,
clicando sobre a imagem representada por papel com um lápis, neste momento o
usuário é redirecionado para a mesma tela de cadastro, representado pela Figura
17, mas com uma diferença, devido a ser uma operação de edição ou seja o registro
já existe, as informações contidas nele, são atribuídas a cada campo, para que o
usuário possa manipular, de forma a realizar os ajustes necessários. Ao término dos
ajustes, para que as informações sejam registradas, o usuário deverá submeter o
formulário através do botão Salvar.
Por final, a última função e não menos importante, é a função de exclusão de
um registro, a mesma pode ser acionada através de um clique sobre a imagem
representada por uma lixeira, que pode ser vista na Figura 17. Ao selecionar o link
de exclusão, uma mensagem de confirmação de exclusão é apresentada, para que
o usuário tenha total certeza do que esteja fazendo, e não apague o registro por
engano.
Os procedimentos mencionados acima, são seguidos em todos os cadastros,
cadastros estes que serão melhor detalhados no capítulo seguinte, podendo sofrer
pequenas variações, conforme a política de cada objeto de cadastro. Já na seção de
Processo, um padrão semelhante é considerado, como listagem de registros, filtros,
exclusão e inserção. A principal diferença entre os menus processo e cadastro, é
que no cadastro, a função principal é obter informações através da postagem de
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79 formulários, já no menu processos, a função principal é obter as informações
cadastradas, aplicar algoritmos e gerar informações relevantes sobre a análise
destes dados.
6.4.2 Cadastros
Nesta seção serão detalhados todos os cadastros referentes a aplicação
RotaRohr, mencionados estes como requisitos do sistema na fase de análise da
ferramenta.
Assim sendo, também serão detalhados as informações pertinentes a cada
cadastro presente no sistema, e no que elas implicam:
a) Cadastro de Veículos: Neste cadastro, serão inseridas informações
referentes a frota, de acordo com os campos definidos na etapa de análise
pelo requisito funcional número 2 (página 64), este cadastro será necessário
para obter as informações de quantidade física existente de veículos, a que
tipo pertencem, como também produtos que podem ser atribuídos a eles;
b) Cadastro de Produtos: Neste cadastro, serão informados de forma bem
simples, conforme requisito funcional número 4 (página 65), os produtos que
serão transportados;
c) Cadastro de Tipos de Veículos: Este cadastro categoriza os veículos, dessa
forma é possível atribuir capacidade, quilometragem e tempo máximo que
cada veículo pode permanecer em atividade, ou seja, são limitadores de
capacidade, tempo e quilometragem que cada tipo de veículo possui. Estes
cadastros seguem os campos definidos na etapa de análise, conforme
requisito funcional número 1 (página 64);
d) Cadastro de Configurações: Neste cadastro, são registradas configurações
utilizadas pelo próprio sistema, principalmente por rotinas, que precisam de
informações que podem sofrer variações, informações estas que possibilitam
ao administrador alterar quando necessário alterando o comportamento do
sistema;
Para tanto, no aplicativo RotaRohr, foram definidos as configurações a seguir:
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IND_RAIO_DISTANCIA: Configuração que recebe um número multiplicador,
destinado a aumentar ou diminuir a amplitude do raio de abrangência dos clientes no
momento de cadastrar um cliente e definir as arestas e os vértices.
LAT_LOG_INICIAL: Configuração que possui a latitude e a longitude inicial,
para definir o ponto de partida, de onde o veículo irá partir e retornar.
TAM_KM_RAIO_MAX: Configuração que determina o tamanho máximo do
raio de abrangência, em quilômetros através de estradas.
TAM_KM_RAIO_MIN: Configuração que determina o tamanho mínimo do
raio de abrangência, em quilômetros através de estradas.
TEMPO_CARREGAMENTO: Configuração que define o tempo médio em
minutos que um veículo gasta para ser carregado.
TEMPO_DESCARGA: Configuração que define o tempo médio em minutos
que um veículo leva para realizar uma descarga em um cliente.
TOLERANCIA: Peso em quilos que pode variar para mais, somando a
capacidade de um veículo. Ou seja a soma das entregas atribuídas a um veículo
não pode ultrapassar a capacidade dele, mais a tolerância.
e) Cadastro de Clientes: O cadastro de clientes, além de cadastrar informações
pertinentes aos clientes como: CPF, RG e endereço, também disponibiliza ao
usuário, identificar através de um mapa a localização do cliente, facilitando
assim a visualização e a obtenção das coordenadas latitude e longitude, este
cadastro pode ser visto na Figura 19;
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81 Figura 19 – Ilustração da tela de cadastro e edição de clientes RotaRohr
Fonte: Retirada da ferramenta RotaRohr.
No momento de submeter o formulário, tendo posse das informações de
latitude e longitude do cliente, através do mapa gerado a partir da API do Google
Maps, é possível realizar uma seleção de clientes próximos, clientes estes que serão
armazenados em forma de grafo para serem utilizados pra uma futura junção de
entregas.
Ao submeter o formulário de clientes, gravando um novo cliente, também é
criado um novo vértice. Para tanto um vértice sem arestas, numa estrutura de grafos
traz poucos ganhos, para este trabalho, é um dado irrelevante. Esta aresta precisa
conter pesos como quilometragem e tempo, que neste trabalho são obtidos através
da API do Google Maps, passando para a mesma, a latitude e longitude do cliente
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82 que está sendo cadastrado, e latitude e longitude do cliente em potencial. Desta
forma é possível obter as informações de tempo e quilometragem através de vias
terrestres cadastradas na API do Google e popular a aresta entre os dois clientes.
Pelo fato da base de clientes aumentar constantemente, cresce de maneira
desproporcional o número de requisições à API do Google Maps, conforme a base
de clientes cresce, foi atribuído uma função que seleciona somente clientes em
potencial sem realizar requisições externas à ferramenta. Esta função da mesma
forma recebe os dados de entrada de latitude e longitude de dois clientes, e retorna
a quilometragem e linha reta da distância entre os pontos. Através desta função é
possível diminuir significativamente o número de requisições à API do Google Maps
com o objetivo de obter os pesos de quilometragem e tempo de clientes potenciais.
Clientes estes que estão dentro da área de abrangência e são considerados pelo
algoritmo de alocação de pedidos.
Utilizando a algoritmo de Haversine, é feita uma seleção de clientes que
estejam nas redondezas do cliente que está sendo cadastrado. Para realizar esta
seleção é definido um raio de abrangência, raio este que pode sofrer variações, e é
definido pela distância do cliente até o ponto de partida, multiplicado pelo valor
atribuído a configuração IND_RAIO_DISTANCIA. Desta forma o raio pode aumentar
ou diminuir, conforme a necessidade da empresa, mas também são definidos
tamanhos máximo e mínimo em quilômetros para o raio de abrangência, pelas
configurações TAM_KM_RAIO_MAX e TAM_KM_RAIO_MIN. Está lógica pode ser
vista através da Figura 20.
Ao ter em mãos os clientes que estejam dentro do raio de abrangência,
utilizando o algoritmo de Haversine, a qual retorna a distância entre dois pontos, é
realizado o registro destes dados na base, populando o grafo com as informações
das arestas com os pesos e o novo vértice.
Para popular as arestas dos clientes, em uma relação de todos para todos,
registrando assim distâncias e tempos através das vias terrestres cadastradas na
API da Google Maps, foi criada uma rotina que realiza a seleção de todos os clientes
presentes na base de dados, e cadastra as arestas faltantes, utilizando a mesma
lógica de seleção de clientes no momento de cadastrar um cliente, realizando o
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83 cadastro de arestas nos dois sentidos, de ida e volta entre dois vértices. Esta rotina
é configurada para ser acionada automaticamente através da Cron existente no
sistema operacional Linux.
Figura 20 – Ilustração da lógica de seleção de clientes nas proximidades do cliente
em potencial para uma futura união de pedidos.
Fonte: Criada pelo do próprio autor, com auxílio da ferramenta Google Maps.
f) Cadastro de Pedidos: De posse das informações referentes aos produtos e
clientes, está disponível no aplicativo, o cadastro de pedidos, o qual
possibilita ao administrador da ferramenta registrar uma encomenda de um
produto, informando qual é o cliente que está realizando o pedido, qual o
produto que deseja adquirir, a quantidade considerando um teto máximo que
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é a capacidade do maior veículo, dia da entrega e urgência, conforme
definido no capítulo da análise;
g) Cadastro de Entregas: Em conseguinte, depois de cadastrados os pedidos
com seus respectivos dias de entregas, clientes, quantidades e urgências,
existem duas maneiras de realizar a união de entregas ou seja, itinerários,
através de cadastros manuais, ou através do processo de geração de
entregas. No cadastro de entregas, a união de pedidos é realizada
manualmente, de acordo com a vontade do administrador, e a geração de
entregas é feita de forma automática, sugerindo itinerários, o qual será melhor
detalhado nas próximas seções;
O cadastro de entregas, possibilita ao administrador unir entregas com o
objetivo de criar uma entrega, informando o veículo que realizará a entrega, data da
entrega, urgência e pedidos que serão alocados à entrega. Pedidos estes que
somente estão disponíveis para alocação quando ainda não foram atribuídos a uma
rota.
No momento de submeter o formulário, as seguintes validações são
realizadas, para assegurar a consistência do sistema:
g.1) Verificar a soma dos pedidos não ultrapassa a capacidade do veículo
selecionado mais a tolerância;
g.2) Verificar os produtos de cada pedido satisfazem a permissão de
carregamento de produtos deste veículo;
g.3) Os dias referentes aos pedidos selecionados devem ser o mesmo dia
selecionado para a entrega da rota;
g.4) Caso não existir uma geração para o dia selecionado, é criado o registro
de uma geração, informando assim que existem rotas vinculadas a este dia
de geração.
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85 6.4.3 Processos
No menu de processos, disponível no sistema RotaRohr, encontram-se
processos que utilizam as informações disponíveis nos processos de cadastros para
transformar em informações coerentes ao objetivo da ferramenta. Neste menu
encontram-se os processos de Gerar Entregas e Filas de Entregas, sendo que a
primeira, o grande foco do trabalho é a programação de itinerários de forma
automatizada, e a segunda, tem o propósito de organizar o carregamento das
entregas já finalizadas, de forma que seja possível acompanhar e organizar as
entregas.
Os processos serão melhor detalhados a seguir:
a) Gerar Entregas: O processo de gerar entregas, é considerado o processo
mais complexo do sistema, pois é através dele que de forma quase
automática a geração de itinerários é realizada, tendo como parâmetros de
entrada, os pedidos a serem atendidos em um determinado dia e como saída,
as rotas que atendam aos pedidos de forma otimizada, visando a redução de
custo e tempo;
Ao acessar o processo de geração de entregas, inicialmente estão
disponíveis as opções de filtro por geração, que são levados em consideração na
listagem de registros, exclusão e cadastro de uma nova geração.
A função de filtro, segue a mesma lógica das telas de cadastro, já a função de
exclusão quando acionada, dispara várias verificações que garantem a integridade
da base de dados. A seguir seguem as verificações:
a.1) Verifica se a geração já está finalizada, caso estiver, não é mais possível
excluir a geração, pressupondo que o carregamento já está em andamento;
a.2) Caso a geração não estiver finalizada, ou seja, está em processo de
programação das viagens, as rotas atribuídas a estas gerações são
excluídas, como também a geração, finalizando o processo;
Outra função disponível é o cadastro de uma nova geração, a ferramenta
solicita via formulário as informações de dia de geração e se o usuário quer uma
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86 geração simulada ou efetiva. Na opção de simulação, o administrador poderá gerar
uma programação de rotas do dia selecionado, sem efetivar a mesma, possibilitando
ao administrador realizar cadastros de entregas manuais para pedidos que o
administrador julgue que não forma alocados adequadamente pela ferramenta.
A seguir será melhor detalhada a sequência de passos e a lógica atribuída ao
software para realizar a programação de itinerários:
b) Verificação de gerações passadas: Considerando que somente poderá
haver uma geração no período de um dia, para o melhor gerenciamento das
rotas, através do agrupamento de rotas por dia, é verificada pela ferramenta
no momento em que esta operação é acionada, a existência de outra
geração, caso haja, o processo é abortado, caso contrário o processo segue
com seu para a próxima etapa;
c) Seleção de pedidos e veículos: De acordo com o dia selecionado pelo
administrador para a geração, o sistema seleciona todos os pedidos que
estejam com data de entrega para o mesmo dia selecionado, em ordem
decrescente da quantidade solicitada. Também é selecionada toda a frota de
veículos, esta seleção da mesma forma que os pedidos, obedece a ordem
decrescente de capacidade. Através destes ordenamentos nas duas
seleções, é possível alocar de forma mais rápida, os maiores pedidos nos
maiores veículos, melhorando o desempenho do algoritmo. Tanto os veículos
e os pedidos são alocados em uma estrutura de dados que armazena uma
sequência de objetos, todos do mesmo tipo, em posições consecutivas,
conhecidas computacionalmente como arrays3, visando a facilidade na
manipulação dos objetos;
Na Figura 21 são ilustradas as estruturas de cada objeto necessário para o
algoritmo de união de pedidos, sendo que a estrutura de rotas, a qual é apresentada
de forma vazia é a estrutura resultante do processo de alocação de pedidos, é nessa
a estrutura que será alocada o resultado do processo, ou seja, as rotas.
3 O conceito de array que é uma estrutura de dados que permite guardar uma sequência de valores (números, caracteres, ou objetos quaisquer) de uma forma única e organizada (KON, GOLDMAN, SILVA, 2004).
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87 Figura 21 – Ilustração da estruturação dos objetos (Arrays de Objetos)
Fonte: Fluxograma elaborado pelo autor (2013).
Inicialmente uma entrega qualquer é selecionada nas estruturas de array
destinado aos pedidos, para então realizar uma busca na estrutura de grafo, em
ordem de menor peso nas arestas, ou seja, menor distância em quilômetros. Devido
a estrutura de clientes selecionados no grafo estar estruturada em forma de array, e
organizada do cliente com menor distância para o maior, proporciona uma alocação
mais otimizada, dando prioridade aos clientes que estão mais perto do cliente inicial,
resultando em distância menores de deslocamento. Também é selecionado o
primeiro veículo da estrutura de veículos, para que o pedido em questão seja
alocado a ele.
d) Alocação dos pedidos ao veículo: Em princípio é verificado se o próprio
pedido já não satisfaz a alocação, ou seja, se a quantidade solicitada pelo
cliente, já não esgota a capacidade de alocação do veículo selecionado
somado a tolerância, identificado pela configuração TOLERANCIA. Caso
positivo, a entrega é alocada ao veículo e o algoritmo parte para o próximo
pedido e veículo;
Caso o pedido por si só não satisfaça a capacidade do veículo, o algoritmo
então parte para a procura de um outro pedido, para que somados os pedidos
possam aproximar-se a capacidade máxima do veículo.
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88 De posse de todos clientes que estão conectados pela estrutura de clientes
do grafo, ao cliente atribuído pelo pedido em questão, ordenados, partindo do cliente
com menor quilometragem ao de maior, e atribuídos a uma estrutura de array, são
realizadas várias verificações antes de realizar a alocação:
d.1) É verificado se o cliente em potencial, possui pedido alocado no dia
selecionado para a geração, ou seja, se está atribuído a estrutura de pedidos.
Caso o cliente em potencial não possuir pedido na estrutura de pedidos,
passa para o próximo cliente em potencial. Caso contrário, ou seja, o cliente
em potencial possui pedido no dia da geração, é obtido o pedido deste cliente
na estrutura de pedidos, e tanto o pedido atual e o pedido selecionado pelo
cliente em potencial são somados;
d.2) No momento de alocar um pedido a um cliente, também é verificado se o
tipo de produto, referenciado pelo pedido pode ser carregado pelo veículo,
comparando o produto do pedido com os produtos que o veículo está
habilitado a carregar;
d.3) A soma das quantidades dos dois pedidos são comparados e precisam
obedecer a premissa de que não podem ultrapassar a capacidade do veículo,
somado a tolerância. Caso ultrapasse a capacidade do veículo somado a
tolerância, o último pedido alocado é removido e o pedido é alocado somente
com o pedido de origem. Caso ainda estiverem dentro do teto máximo de
alocação, e ainda houverem clientes em potencial para a junção, realiza
novamente uma nova busca, partindo do último cliente em potencial alocado,
realizando as mesmas verificações;
A alocação só termina quando uma das restrições são atingidas:
d.4) A capacidade máxima do veículo, somada a tolerância, são atingidas
pela soma das quantidades dos pedidos;
d.5) A estrutura de clientes em potencial já não possui mais clientes para a
alocação;
Todo o processo de seleção e alocação de pedidos em veículos, visando a
geração de rotas está descrito através de fluxograma na Figura 22.
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89 Figura 22 – Fluxograma de seleção de pedidos, resultando em uma rota
Fonte: Elaborado pelo autor (2013).
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e) Retirada dos pedidos: Quando uma rota é formada, os pedidos unidos são
retirados da estrutura de pedidos, para que não sejam novamente utilizados
para outras rotas em formação, e são alocados em uma estrutura de rotas,
definindo quais são os pedidos e o veículo que recebeu o itinerário recém
formado. O veículo selecionado é retirado da estrutura de veículos, e
adicionado na estrutura de controle de veículos o total de tempo e
quilometragem estimada para a realização da rota, estrutura esta que controla
até quando o veículo pode continuar recebendo itinerários. Para tanto, toda
vez que uma rota é construída, são obtidos o tempo e a quilometragem total
da rota, e somadas ao tempo e quilometragem das outras viagens já alocadas
ao veículo em questão. Este somatório de tempo e quilometragem atribuídas
ao veículo na estrutura de array de controle de veículos, e servem para que
não sejam alocadas mais cargas a veículo selecionado, quando o mesmo já
estiver com um dos dois quesitos ultrapassados, ou seja, com a
quilometragem ou tempo maior que o definido no cadastro de tipos de
veículos;
Todo este processo de controle de seleção de veículos, o qual realiza o
balanceamento de cargas para a frota está descrita na Figura 23, através de um
fluxograma.
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91 Figura 23 – Fluxograma de alocação de rota selecionada na estrutura de rotas
Fonte: Elaborado pelo autor (2013).
Desta forma, toda vez que um veículo é escolhido para realizar uma entrega,
antes mesmo de ser selecionada a próximo pedido para a união, o mesmo passa
por uma verificação analisando o tempo e quilometragem limite, caso estes máximos
já estejam esgotados, o próximo veículo é selecionado, e a mesma validação é
realizada.
A obtenção de quilometragem e tempo destinados para a realização de cada
entrega acontece do seguinte modo:
e.1) Quilometragem: São somados os pesos em quilômetros das arestas,
partindo do primeiro ao próximo cliente da rota, até chegar ao último cliente a
ser atendido, em conseguinte somando a quilometragem do ponto de partida
ao primeiro cliente, como também, do último cliente ao ponto de partida;
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e.2) Tempo: São somados os pesos em tempos das arestas, partindo do
primeiro cliente ao próximo cliente da rota, até atingir o último a ser atendido,
em conseguinte é somado o tempo da aresta do ponto de partida ao primeiro
cliente, como também, do último cliente ao ponto de partida. Mas para realizar
a entrega dos pedidos, também é preciso considerar outros fatores como
carga e descarga, para isso, foram criadas as configurações de
TEMPO_CARREGAMENTO e TEMPO_DESCARGA, que são tempos médios
de carregamento e descarregamento, que também precisam ser levadas em
consideração na soma do tempo estimado para realizar a entrega. De posse
das configurações de tempo médio de carga e descarga, e a soma até aqui
realizada dos tempos das arestas, a soma da configuração de tempo médio
de carga é somada a soma das arestas, como também é somado o resultado
da multiplicação dos pedidos pelo tempo médio de descarga, definido pela
configuração TEMPO_DESCARGA.
Seguindo todas as premissas para a alocação adequada de pedidos em
veículos de forma otimizada, descrevendo assim os passos ou mesmo o algoritmo
desenvolvido, foi criado o fluxograma da Figura 24, descreve o processo de
alocação de pedidos em veículos de forma mais abrangente:
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93 Figura 24 – Fluxograma detalhado do processo de alocação de pedidos em veículos
Fonte: Elaborado pelo autor (2013).
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94 Com as alocações realizadas, as novas rotas são apresentadas aos usuários,
em forma de tabela, onde cada item, ou conjunto de linhas da tabela é representada
por um itinerário, e no interior deste conjunto de linhas, um subgrupo de linhas, que
representam os pedidos alocadas a entrega.
Nesta mesma estrutura, são apresentadas estimativas de tempo e
quilometragem destinadas a realização da rota, como também um mapa que sugere
uma rota através de malha viária cadastrada no Google Maps, e visualizar em mapa
a localização de cada cliente da rota, conforme apresentado na Figura 25.
Figura 25 – Apresentação de uma rota pela aplicação RotaRohr
Fonte: Retirada da ferramenta RotaRohr.
O sistema RotaRohr, em sua resposta a formação de rotas, também informa
caso existam os pedidos que não puderam ser alocados, por motivos com:
a) Todos os veículos já esgotaram todo o seu tempo ou quilometragem;
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b) Não existem veículos suficientes com permissão de carregamento dos
produtos.
A Figura 26 demonstra como os pedidos não alocados são apresentados pela
ferramenta.
Figura 26 – Apresentação de pedidos não alocados no processo de geração de
entregas
Fonte: Retirada da ferramenta RotaRohr.
Também é informado ao usuário, na resposta do processo de gerar entregas,
um resumo de todas as viagens, conforme pode ser visto na Figura 27, informado o
total de entregas alocadas para cada veículo, total de pedidos que serão atendidos
pelo veículo, como também o total de minutos e quilometragem destinadas a
realização das entregas.
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Figura 27 - Apresentação de pedidos não alocados no processo de geração de
entregas
Fonte: Retirada da ferramenta RotaRohr.
Na Figura 26 podem ser observados quantos itinerários foram criados,
quantos pedidos serão atendidos, a soma de todos os minutos e quilômetros de
todos os veículos alocados.
Todos estes resultados são realizados e apresentados tanto na simulação ou
efetivação do processo de geração de entregas. Como descrito anteriormente o
processo de simulação somente informa como os pedidos serão alocados, já no
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97 processo efetivo, também é informado como os itinerários serão alocados, mas
também é realizado a gravação dos registros de rotas e a finalização da geração,
para que as entregas possam ser atendidas pelo próximo processo denominado
Filas de Entregas.
f) Filas de Entregas: Neste processo estão todas as gerações de entregas já
finalizadas e que possuem entregas a serem feitas. Nesta opção de menu,
são utilizados os resultados já concretizados pelo processo de Gerar
Entregas, por este motivo a ação de exclusão não está disponível. Já as
ações de filtros e listas de registros estão disponíveis de forma idêntica aos
módulos de cadastros.
O grande diferencial desta tela é a impressão das ordens de carregamento, e
o acompanhamento do andamento das rotas em um determinado período de
geração. Conforme pode ser visto na Figura 28, a ordem de carregamento traz as
informações referentes ao veículo e aos pedidos a ele alocados, informações estas
necessárias para realizar o carregamento do veículo selecionado para realizar a
entrega.
Figura 28 - Impressão de uma ordem de pedido
Fonte: Retirada da ferramenta RotaRohr.
Por último, está disponível na ferramenta RotaRohr uma tela de
acompanhamento do andamento das cargas de uma determinada geração de rotas,
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98 que pode ser acessado através do módulo de Filas de Carregamento, selecionando
botão representado por uma fila, sobre a geração desejada.
Figura 29 - Impressão de uma ordem de pedido
Fonte: Retirada da ferramenta RotaRohr.
Na Figura 29, é possível visualizar o estado de cada carga, acompanhando o
status atribuído a cada uma. Estes status podem variar entre Aguardando, Em
Andamento e Entregues.
Também é possível expandir as entregas atribuídas a cada carga, clicando
sobre o botão Pedidos, visualizando clientes, produtos, quantidades e urgências de
cada pedido.
6.4.4 Rotas geradas
Com o objetivo de testar a proposta da ferramenta RotaRohr, foram obtidas
com a empresa do caso de uso, a programação de um dia de pedidos, como
também a frota de veículos, dados de clientes e dados referentes aos produtos, os
quais, por solicitação da empresa, foram preservados.
Uma vez estes dados obtidos e lançados na ferramenta, os testes e as
análises sobre as rotas geradas tornam-se mais confiáveis, por serem dados reais,
gerados pela ferramenta e possíveis de serem analisados pelos administradores de
rotas ou pelos motoristas, os quais trabalham diariamente nesta atividade ou são
diretamente atingidos.
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99 Através destes dados, vários tipos de rotas foram sugeridas pela ferramenta
seguindo o algoritmo apresentado na seção Processos, muitas delas e as mais
importantes serão detalhadas a seguir:
a) Rota com somente uma entrega: Este tipo de rota é a mais simples de
identificar, um exemplo de uma rota com somente uma entrega é apresentada
na Figura 30. Para este tipo de entrega são feitas poucas verificações,
somente é selecionado o pedido, selecionado o veículo que comporte este
pedido em quantidade e produto, em conseguinte são verificados outros
pedidos que ainda podem ser alocados à rota, caso não houverem, o pedido
é finalizado somente com um local de entrega.
Figura 30 - Exemplo de uma rota com somente uma entrega
Fonte: Retirada da ferramenta RotaRohr.
b) Rota com mais de uma entrega: Estes tipos de rotas são mais complexas
de serem formuladas, um exemplo de uma rota com mais de uma entrega
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pode ser observado na Figura 31. Inicialmente esta rota passa pelas mesmas
verificações que a rota de somente uma entrega, mas o diferencial é a
alocação de mais pedidos, seguindo o algoritmo apresentado na seção de
Processos (página 93). Inicialmente é selecionado um pedido na estrutura de
pedidos, o qual não satisfaz inteiramente a capacidade do veículo. No
momento que esta circunstância é detectada o algoritmo realiza uma consulta
na estrutura de grafos e retorna uma estrutura de clientes do grafo ordem
crescente de distância.
Com a estrutura de clientes do grafo formada, ou seja, clientes em potencial
para a formulação da rota, o algoritmo busca o primeiro cliente e verifica na estrutura
de pedidos, caso não esteja, o algoritmo busca o seguinte. Quando um cliente é
encontrado nas duas estruturas, em conseguinte é realizada a soma dos pedidos até
o momento selecionados, e verifica, caso o resultado está abaixo da capacidade do
veículo somado a tolerância, e caso esteja, o(s) pedido(s) pode ser transportado
pelo veículo.
Caso a soma dos pedidos já alocados esteja abaixo da capacidade do veículo
somado a tolerância, um novo pedido é selecionado através da estrutura de clientes
em potencial, partindo do ponto de onde a consulta anterior na estrutura de clientes
do grafo havia parado.
Neste instante são realizadas as mesmas verificações realizadas
anteriormente, até chegar o momento em que o algoritmo tenha um resultado da
soma das quantidades dos pedidos selecionados, maior que a capacidade do
veículo somado a tolerância, ou a estrutura de clientes do grafo chega ao seu fim.
Neste momento o algoritmo concretiza o fechamento da rota com os pedidos
selecionado ignorando o último pedido, quando e devido a soma de todos os
pedidos selecionados estar acima da capacidade. Para satisfazer o requisito de não
ultrapassar a capacidade do veículo somado a tolerância, é removido o último
pedido selecionado, desta forma é garantido que os pedidos selecionados restantes
estão abaixo da capacidade somado a tolerância.
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101 Figura 31 - Exemplo de uma rota com mais de uma entrega
Fonte: Retirada da ferramenta RotaRohr.
c) Rota com uma ou mais entregas, mas não atingem a capacidade do
veículo: Este tipo de rota seguem a mesma lógica da rota com mais de uma
entrega, mas o diferencial está na estrutura de clientes em potencial, o qual
atinge o seu final e a rota é finalizada sem mais pedidos para serem
alocados.
A seguir é exemplificada uma rota com uma ou mais entregas, mas que não
atingem a capacidade do veículo pela Figura 32.
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102 Figura 32 - Exemplo de uma rota com uma ou mais entregas, mas não atingem a
capacidade do veículo
Fonte: Retirada da ferramenta RotaRohr.
De forma descritiva, como também fazendo uso de exemplos e imagens, foi
descrita como a ferramenta organiza as informações em processos e gera rotas
otimizadas, partindo da fase de análise definindo a estrutura e funções que a
ferramenta disponibiliza, chegando aos procedimentos de uso, fluxos de
informações e algoritmos.
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103
7 ANÁLISE SOBRE A APLICAÇÃO ROTAROHR
Tendo em mãos os resultados das rotas sugeridas pela ferramenta RotaRohr,
fazendo o uso de dados obtidos de um período da empresa caso de uso, foram
realizadas análises em conjunto com o administrador de transporte e um motorista
responsável por realizar os itinerários, ambos colaboradores da empresa que
forneceu os dados para realizar a análise.
Com o objetivo de quantificar o quanto a ferramenta torna-se eficiente na sua
proposta, foram obtidos com a empresa utilizada como caso de uso, dados para
popular a base da ferramenta RotaRohr. Foram extraídas informações de um
período de entregas, como clientes, frota de veículos, produtos e pedidos. Dados
estes importantes para que a ferramenta seja testada sobre uma base de dados
real, e que facilita a posteriormente análise, aproximando-se da realidade, sem a
utilização de dados hipotéticos.
Os testes e a análise foram realizadas juntamente com o responsável pela
formulação de rotas, e um motorista da empresa responsável por realizar os
itinerários, o qual é atingido diretamente. Sendo que o administrador auxiliou nos
testes e análises mais direcionados a ferramenta como um todo, desde cadastros
até saídas do sistema como rotas. Já o motorista teve seu foco mais direcionado
para as rotas sugeridas pelo aplicativo, verificando a viabilidade de cada uma delas.
Com os dados inseridos na base, e a ferramenta em seu processo de
implementação finalizada, foram realizados avaliações sobre a ferramenta, como:
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a) Coerência nos dados: A ferramenta apresentou de forma coesa as
informações de saídas, sem omitira apresentação de nenhum pedido, nem
mesmo os que não foram alocados, como também dados referentes aos
veículos, produtos e clientes. Segundo análise realizada pelo motorista as
estimativas de tempo e quilometragem são muito perto das reais;
b) Usabilidade: A ferramenta oferece intuitividade. Quando questionado ao
administrador sobre a evidência das funções disponibilizadas no sistema, o
mesmo descreveu a aplicação como fácil de utilizar, mas com processos que
precisam mais atenção ou até um treinamento para sua correta
operacionalização. Um dos motivos que tornam a aplicação intuitiva é o
padrão adotado de funcionalidades na grande maioria dos processos, sendo
que os mais complexos são, Cadastro de Entregas e Gerar Entregas devido à
complexidade dos processos;
c) Tempo de resposta: Quando questionado ao administrador sobre o tempo
de resposta apresentado pela ferramenta, o mesmo respondeu que a
ferramenta apresenta um tempo de processamento adequado, sendo que
dois processos que chamaram a atenção devido a demora, foram os
processos de Cadastro de Clientes e Gerar Entregas.
Essa demora pode ser explicada devido às requisições realizadas pela
ferramenta, para um ambiente externo utilizando o Google Maps, com o objetivo de
popular as arestas para o novo vértice que está sendo criado. Já o processo de
Gerar Entregas necessita um grau elevado de processamento devido ao seu
algoritmo de resolução ser complexo.
d) Funções: Quando apresentadas as funções ao administrador, foram
questionadas quanto a necessidade de cada uma delas para a empresa. Nos
processos de cadastro, todas foram apontadas como necessárias, mas o
processo que recebeu destaque pelo administrado foi a rotina responsável
por gerar entregas, o qual oferece sugestões otimizadas de rotas, este
processo apresentou segundo o administrador, rotas muito perto das
trabalhadas pela empresa. Destacou também a forma de resolução de
itinerários;
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105 Em contra partida, destacou que para a sua empresa, a geração de itinerários
com alocação imediata aos veículos, não seria aplicável, devido aos imprevistos que
podem ocorrer ao decorrer das entregas. Como também os mapas que não
possuem toda a malha viária cadastrada, mapas estes obtidos através do Google
Maps, e que não possuem todos os caminhos mapeados, principalmente estradas
com pouco tráfego de cidades com pouca população, condições estas que atingem
a grande maioria de seus clientes. Estes mapas incompletos acabam implicando em
sugestões de rotas muitas vezes distantes das aplicáveis.
Por fim, quando questionado ao administrador referente à aplicabilidade de
ferramenta na empresa, o mesmo afirmou que a ferramenta atenderia às
necessidades, mas precisariam ser realizados ajustes para atender plenamente as
demandas e a política da empresa.
Com o objetivo de qualificar as rotas sugeridas sobre os dados fornecidos
pela empresa, juntamente com o administrador e um motorista da própria empresa,
foram realizadas análises que classificaram os itinerários sugeridos pela aplicação.
Essas análises forma realizadas sobre um total de 75 rotas sugeridas, partindo de
116 pedidos classificando os itinerários em Boas, Médias, Ruins e Incompletas,
sendo que as Boas e Médias são praticáveis na realidade, as Ruins e as
Incompletas precisam passar por análises. A seguir são detalhadas cada item
utilizado para classificar as viagens:
d.1.1) Completas: Rotas com somente uma entrega e quantidade próxima ao
limite do veículo;
d.1.2) Boas: Rotas otimizadas, pouca perda em deslocamento entre clientes
e a soma das quantidades dos pedidos está muito próximo ao limite do
veículo;
d.1.3) Médias: Rotas com perda em deslocamento entre clientes e a soma
das quantidades dos pedidos está pouco abaixo do limite do veículo;
d.1.4) Ruins: Rotas com muitas perdas, grande distância entre clientes e a
soma das quantidades dos pedidos esta abaixo da capacidade do veículo, as
quais precisam de uma ajuste manual;
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d.1.5) Incompletas: Rotas que não são realizáveis, precisam da adição de
mais entregas consequentemente precisam de um ajuste manual;
Dessa forma sobre a análise do administrador, sendo que o mesmo somente
considerou quesitos como distância entre pedidos e capacidade alocada os veículos,
foram obtidos os seguintes resultados:
d.2.1) Completas: 49% formam rotas completas com somente uma entrega e
veículo com sua capacidade total, ou muito perto, utilizado;
d.2.2) Boas: 36% das rotas são consideradas otimizadas;
d.2.3) Médias: 2%, foram classificadas como viagens médias;
d.2.4) Ruins: 2%, foram classificadas como impraticáveis;
d.2.5) Incompletas: 11%, foram classificadas como viagens que precisam
passar por uma análise pelo administrador.
Ao realizar a mesma análise com o motorista, o mesmo mostrou-se bem mais
crítico, analisou não só as distâncias entre pedidos, mas também condições de
estradas, como picos que precisam ser vencidos, condições planas, estradas de nãp
pavimentadas, asfaltadas e condições de acesso aos clientes. Variantes que não
são levadas em consideração pela ferramenta e que acabaram tornando os
resultados menos satisfatórios. A seguir é detalhado cada item utilizado para
classificar as viagens na visão do motorista:
d.3.1) Completas: Rotas com somente uma entrega e quantidade próxima ao
limite do veículo;
d.3.2) Boas: Rotas otimizadas, pouca perda em deslocamento entre clientes
e a soma das quantidades dos pedidos está muito próximo ao limite do
veículo, além disso, clientes com acesso facilitado, estradas em boas
condições;
d.3.3) Médias: Rotas com perda em deslocamento entre clientes e a soma
das quantidades dos pedidos está pouco abaixo do limite do veículo, como
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também, estradas e acessos aos clientes em condições não favoráveis ao
transporte adequado e picos a serem vencidos;
d.3.4) Ruins: Rotas com muitas perdas, grande distância entre clientes e a
soma das quantidades dos pedidos está abaixo da capacidade do veículo,
além disso, estradas e acessos aos clientes em condições ruins ao transporte
adequado, picos a serem vencidos. Estas rotas necessitam de ajuste
manuais, devido a não oferecer vantagens na sua realização;
d.3.5) Incompletas: Rotas que não são realizáveis, precisam da adição de
mais entregas consequentemente precisam de um ajuste manual;
A seguir a análise realizada pelo motorista:
d.4.1) Completas: 49% formam rotas completas com somente uma entrega e
veículo com sua capacidade total, ou muito perto, utilizado;
d.4.2) Boas: 20% das rotas são consideradas otimizadas;
d.4.3) Médias: 10%, foram classificadas como viagens médias;
d.4.4) Ruins: 10%, foram classificadas como impraticáveis;
d.4.5) Incompletas: 11%, foram classificadas como viagens que precisam
passar por uma análise pelo administrador.
Sobre estas análises, conclui-se que a ferramenta conseguiu atender boa
parte das demandas de alocação de pedidos em veículos de forma eficiente, sobre
uma base real de dados, tendo em vista que a primeira análise foi realizada sobre
critérios especificados envolvidos neste trabalho para a alocação, o qual apresentou-
se mais eficiente. Já a segunda análise mostrou-se menos eficiente, devido aos
critérios utilizados para a análise pelo motorista, os quais não foram inteiramente
contemplados na ferramenta RotaRohr.
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8 TRABALHOS FUTUROS
Durante o desenvolvimento do presente trabalho, a área de logística aplicada
ao transporte mostrou-se de grande riqueza, e inúmeras ideias sobre possíveis
recursos foram surgindo. Devido ao tempo restrito para execução do presente
trabalho, procurou-se manter o foco naqueles recursos que demonstravam ser
essenciais para a otimização e roteirização das cargas com foco na empresa caso
de uso. A partir disto, pretende-se dar continuidade ao presente trabalho,
implementando recursos que foram vislumbrados no sentido de melhorar a
qualidade da aplicação, provendo novas funcionalidades ou mesmo melhorando as
já existentes.
A seguir, serão explanadas de forma breve, dificuldades enfrentadas e no
que elas implicam, como também melhorias que poderão ser agregadas a
ferramenta:
a) Rotas Imprecisas: Devido a API do Google Maps estar em processo de
obtenção de dados de diversos tipos, e uma delas são as vias terrestres,
muitas delas ainda não existem nos registros por eles adquiridos,
principalmente estradas que são de fluxo muito baixa e longe de grandes
centros, o que para a empresa, muitas vezes são o principal ou até mesmo
único acesso aos seus clientes. Devido a esta escassez de informações de
rodovias em áreas interioranas a ferramenta deixa de oferecer resultados
otimizados;
b) Dificuldade na obtenção das informações de distância a tempo: Segundo
a GOOGLE (2013), mantenedora da API do Google Maps, o número máximo
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de requisições de informações sobre o melhor trajeto sugerido pela ferramenta
de um ponto a outro, são de 2500 por dia e por IP (Internet Protocol) para
utilização de forma gratuita. Devido a este limite estabelecido pela API, a medida
que a base de dados de clientes vai crescendo, como também variantes como
raio e localização dos clientes, este limite é logo atingido fazendo com que a
ferramenta acabem finalizando os dados com a falta de arestas;
Este limite pode ser percebido de antemão quando a rotina de atualização do
grafo é acionada, esta rotina a qual por detalhada nos capítulos anteriores, possui
como objetivo a atualização das medidas de tempo e quilometragem das arestas, de
todos vértices para todos, gerando uma carga grande de processamento e
requisições.
Estas requisições pode crescer exponencialmente, ou seja, caso existirem 10
clientes, no máximo poderão ter 100 requisições, se tivermos 50 clientes poderão ter
2500 requisições. Mas com o intuito de auxiliar na rapidez, e filtrar somente clientes
potenciais para a união de pedidos foi atribuída o algoritmo Haversine, o que diminui
consideravelmente as requisições.
Mas na empresa, caso de uso, a qual possui uma gama aproximada de 3000
clientes, o limite seria facilmente atingido, fazendo com que ferramenta fique
ineficiente. Para estas necessidades existe uma conta paga oferecida pela própria
Google, chamada de Google Premier, destinada principalmente para empresas, e
nela estas requisições são ilimitadas.
c) Peso nas arestas representando condição de estradas: Através da
aplicação de pesos nas arestas que definem as condições das estradas entre
clientes, e aplicando algoritmos de minimização de custos, é possível
alcançar caminhos mais otimizados, visando identificar a menor distância para
satisfazer a rota, outros critérios como conservação das estradas, subidas
íngreme, vias pavimentadas ou não, critérios estes que acabam afetando no
trajeto da rota;
d) Informações em tempo real: Com a utilização de aparelhos de localização
geográfica instalados nos veículos, chamados de GPS (Sistema de
Posicionamento Global), é possível obter informações instantânea do
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andamento da carga, como, em que local o veículo se encontra, tempo
estimado de chegada da carga, a informação do status da carga com uma
maior precisão. O mais interessante deste sistema de gerenciamento, é a
obtenção da informação da posição do veículo de forma instantânea, o que
pode servir não só para a aplicação em questão, mas também para outras
situações como, roubo do veículo, informações de velocidade, ou caso o
motorista esteja desviando da rota estipulada para fins próprios;
e) Histórico de rotas utilizando a captura de coordenadas: Fazendo o uso de
uma ferramenta de coleta de informações do posicionamento global em um
intervalo pequeno de segundos, no momento em que está sendo realizado a
entrega de um pedido, é possível mapear estradas e obter informações como
distância e tempo, ao haver deslocamento de um ponto a outro. Com essas
informações colhidas é possível realizar futuras medições e cálculos de rotas
levando em conta, distância e tempo, como também informar ao transportador
quais foram as rotas utilizadas para realizar a entrega do pedido;
Esta ferramenta pode ser construída sobre sistemas operacionais
embarcadas como Android, iOS em celulares que possuem o dispositivo GPS,
popularmente conhecidos como smartphones. Através das coletadas feitas neste
dispositivo é possível obter as rotas mais utilizadas através de um histórico, e até
mesmo construir um mapa viário próprio, e realizar as análises através deste mapa
sem depender exclusivamente das informações do Google Maps.
f) Entregas com dia e hora de entrega: Atribuir também à ferramenta
restrições como intervalos de horas em que o pedido poderá ser entregue,
satisfazendo também necessidades de outras empresas que queriam atender
não só de forma otimizada, mas também queiram dar mais comodidade aos
seus clientes, estipulando assim horários de entrega que podem ser
estabelecidos pelos próprios clientes ou mesmo pela própria empresa.
Acima foram citadas percepções e dificuldades que foram surgindo ao longo
do desenvolvimento da ferramenta, e como o passar da pesquisa, a visão da
aplicação foi mudando e aumentando o raio de abrangência do que poderia ser
desenvolvido. Desta forma também foram mencionados melhorias que serão
agregadas à aplicação, de modo a atender de forma mais geral as diversas
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111 necessidades encontradas não só pela empresa caso de uso, mas por outras
empresas que utilizam o transporte viário terrestre para realizar a logística de seus
produtos.
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9 CONSIDERAÇÕES FINAIS
A logística em sua essência envolve operações relacionadas ao planejamento
e gerenciamento de produção como, movimentação de materiais, armazenamento,
expedição, transporte e sistemas de comunicação, os quais realizados de forma
sincronizada oferecem uma oportunidade de criar um diferencial competitivo, e
agregar valor aos serviços oferecidos aos clientes.
Com o objetivo de auxiliar os gestores no processo de planejamento e
gerenciamento do processo de expedição, foi criada uma ferramenta informatizada
nomeada RotaRohr, específica para este fim, popularmente conhecida como
roteirizador, no qual é possível determinar os pedidos a serem atendidos por
determinado veículo, a melhores sequências de visitas quando o itinerário possui
mais de um ponto de entrega, todo isso sobre uma zona de distribuição, ou seja
otimizar a entrega de produtos, consequentemente trazendo vantagens
competitivas, maiores lucros a organização e satisfazendo clientes.
Com o término do desenvolvimento da ferramenta RotaRohr, foram obtidos
dados como clientes, pedidos, produtos e frota de veículos com uma empresa que
faz uso do transporte viário para atender seus clientes, a qual possui filiais situadas
no Vale do Taquari. Através destes dados foi possível realizar um estudo sobre
dados reais, analisando as rotas sugeridas pela ferramenta, como também a
proposta da ferramenta juntamente com o apoio do responsável pelas cargas, como
também um motorista desta empresa.
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Sobre os resultados apresentados no capítulo de análise (página 103) foi
possível constatar que a ferramenta traz resultados otimizados de rotas, como
também, benefícios como diminuição de tempo, tanto para a programação das
viagens como também para realizar as viagens, diminuição de custos como
combustível, pneus e desgaste do veículo devido a diminuição de quilômetros
rodados para atendes aos pedidos.
Mas também existem restrições que fazem com que a ferramenta não sugira
as rotas mais otimizadas, como a falta de mapeamento de estradas realizada
através da ferramenta Google Maps. Como também podem ser realizadas melhorias
à ferramenta como, histórico de viagens, pesos nas arestas e horário de entrega aos
clientes, melhorias estas que trazem a ferramenta a possibilidade de atender mais
situações, como também rotas mais otimizadas.
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