MonoBAP.pdf

UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEAR

CENTRO DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES

AVALIAO DE DESEMPENHO OPERACIONAL DE TERMINAIS

PORTURIOS DE CARGA UNITIZADA: UMA APLICAO DAS REDES DE

PETRI COLORIDAS

BRUNO DE ATHAYDE PRATA

ORIENTADOR: Prof. Dr. Joo Bosco Furtado Arruda

CO-ORIENTADOR: Prof. Dr. Giovanni Cordeiro Barroso

FORTALEZA - CE

JANEIRO / 2006

UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEAR

CENTRO DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES

BRUNO DE ATHAYDE PRATA

Monografia apresentada disciplina Projeto de Graduao da Coordenao do Curso de Engenharia Civil da Universidade Federal do Cear como requisito parcial para obteno do grau de Engenheiro Civil.

FORTALEZA - CE

JANEIRO / 2006



PETRI COLORIDAS

Bruno de Athayde Prata

MONOGRAFIA SUMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAO DO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEAR COMO REQUISITO PARCIAL PARA OBTENO DO GRAU DE ENGENHEIRO CIVIL.

Aprovada por:

________________________________________ Prof. Joo Bosco Furtado Arruda, PhD.

________________________________________ Prof. Giovanni Cordeiro Barroso, Ps - D. Sc.

________________________________________ Profa. Suelly Helena de Arajo Barroso, D. Eng.

FORTALEZA, CE - BRASIL

JANEIRO / 2006

i

AGRADECIMENTOS

Agradeo a Universidade Federal do Cear, instituio que possibilitou minha

formao como engenheiro e que, acima de tudo, me ensinou a enxergar um pouco mais

a realidade. Sinto-me realizado por ter tido a oportunidade de estudar na Universidade

supracitada e sempre levarei um pouco dela comigo pelo resto de minha vida.

Agradeo a todos os servidores da UFC que nas coordenaes, nos

departamentos, nos laboratrios, nas pr-reitorias, nas bibliotecas, nos consultrios e

nos restaurantes universitrios, deram fundamental suporte s minhas atividades

estudantis. Sem o apoio destas pessoas, minha vida acadmica teria sido completamente

invivel.

Agradeo ao Ncleo de Pesquisa em Logstica, Transporte e Desenvolvimento

pelo acolhimento que me propiciou ingresso to profundo nos ramos da Engenharia de

Transportes, Pesquisa Operacional e Logstica.

Agradeo ao professor Joo Bosco Furtado Arruda por todos os ensinamentos

concedidos e, sobretudo, pela viso humanista e sistmica que ele sempre me passou

nos momentos de orientao e nas horas de aula. Grande parte do que sei hoje, e do que

estou continuamente aprendendo, se deve ao aprendizado concedido pelo professor

Bosco, pessoa de minha mais intensa admirao, gratido e estima. Sou grato ao

professor Bosco tambm pela concesso do microcomputador e do espao fsico que

possibilitaram a elaborao deste trabalho.

Agradeo ao professor Giovanni Cordeiro Barroso pela considerao, pelo

respeito, pela valiosa amizade e pela vasta gama de lies que com ele aprendi. Sua

simplicidade e sua competncia foram, e continuam a ser, inestimveis modelos para

minha formao como indivduo. Agradeo tambm ao professor Giovanni pelo apoio,

em termos de software, de hardware e de acervo bibliogrfico, que viabilizaram o pleno

desenvolvimento desta monografia.

ii

Agradeo ao professor Ernesto Ferreira Nobre Jnior, pessoa que, ao longo da

minha carreira acadmica, mais confiou em meu potencial e mais me estimulou a

prosseguir com seu entusiasmo. Seu otimismo, sua ateno e sua amizade foram

ingredientes imprescindveis para minha formao tcnica e acadmica, portanto sinto-

me orgulhoso de ter compartilhado de sua companhia. O aprendizado propiciado por ele

nas diversas disciplinas ministradas, assim como nos momentos de orientao,

consolidou minha formao como engenheiro de maneira singular.

Agradeo ao professor Mrio ngelo pela ateno, pela imensa considerao

que ele sempre teve para com a minha pessoa, pelo grande aprendizado que ele me

propiciou nas disciplinas de Engenharia de Trfego e de Transporte Urbano e,

sobretudo, pela sua amizade.

Agradeo ao professor Macrio pelas inesquecveis e, sobretudo, espetaculares

aulas de Teoria das Estruturas e de Otimizao, bem como pela considerao e pela

amizade. O Professor Macrio um exemplo de docente e me orgulho de ter sido seu

aluno.

Agradeo ao professor Felipe Loureiro, pessoa pela qual nutro grande admirao

e estima, primeiramente por ter proferido uma palestra no incio de meu curso que me

cativou a me especializar na rea de Engenharia de Transportes e, principalmente, pela

ateno, pela considerao e pelos fundamentais ensinamentos que ele me transmitiu na

fabulosa disciplina de Planejamento dos Transportes.

Agradeo professora Suelly Barroso pela proeminente contribuio

metodolgica na concepo deste trabalho, pelos inmeros conhecimentos concedidos

em sala de aula e pela grande considerao que ela sempre teve para com a minha

pessoa.

Agradeo aos professores Ciro, Walmick e Mateus pelas formidveis e

memorveis aulas de Clculo, Fsica e Clculo Numrico, pois estas aulas consolidaram

de maneira singular o embasamento de minha formao como engenheiro.

iii

Agradeo a Fbio Abreu e a Mrcio Carvalho, engenheiros da

CEARPORTOS, pelo auxlio estratgico na coleta de dados no terminal porturio do

Pecm. Sou muito grato aos amigos Diego e Nauri pelo fundamental apoio na coleta de

dados. Ao meu grande amigo Ciro, pelo apoio inestimvel logstico, um agradecimento

especial.

Agradeo aos colegas de NUPELTD Expedito, Venescau, Carlos Andr, Emlio,

Ins, Eduardo Praa, Mosio, Alysson, Filipe, Thas, Diego e Nauri pelo aprendizado e,

principalmente, pelo convvio.

Agradeo a todos os colegas de faculdade, especialmente aos meus grandes

amigos (em ordem alfabtica): Alexandre, Carlildson, Carlos Eduardo, Ciro,

Crislayberg, David Hermann, Ednardo, Eloneide, rico George, Gildemir, Hber, Joo

Csar, Leonardo, Lindemberg, Luiz Alberto, Magno, Osvaldo, Paulo Igor e Teresa pelo

convvio que tornou os cinco anos de graduao memorveis.

Agradeo e homenageio o amigo de faculdade Eglaczio que, subitamente, nos

deixou.

Agradeo aos meus grandes amigos Caio e Regis pelo apoio, pelo aprendizado e,

principalmente, pela estima.

Agradeo ao meu tio Archimedes Fortes Avelino pelo inestimvel apoio, pelos

conselhos e pelos inmeros conhecimentos de matemtica, fsica e engenharia

concedidos nestes ltimos cinco anos.

Agradeo aos meus pais Benedito Jos Nogueira Prata e Helena Badar de

Athayde Prata por moldarem o meu carter de maneira singular e por me apoiarem com

tamanho afinco ao longo dos meus anos de vida.

Agradeo a Nadja Paulino Pessoa, por tudo.

iv

A mais bela de todas as coisas

quando os fracos e desencorajados

levantam suas cabeas e deixam de crer na

fora de seus opressores.

Brecht

v

SUMRIO

Lista de Figuras viii

Lista de Tabelas ix

Lista de Nomenclaturas e Abreviaes x

Resumo xi

Abstract xii

1. INTRODUO 1

1.1 Consideraes iniciais 1

1.2 Justificativa do tema abordado 1

1.3 Definio do problema 2

1.4 Objetivos 2

1.4.1 Objetivo geral 2

1.4.2 Objetivos especficos 3

1.5 Metodologia 3

1.6 Estrutura do trabalho 5

2. TERMINAIS PORTURIOS DE CARGAS UNITIZADAS 6

2.1 Introduo 7

2.1.1 Definio de um porto 7

2.1.2 Histrico e evoluo do conceito de porto 8

2.1.2.1 Portos de 1. gerao 9




2.2.Portos voltados para o desenvolvimento 10

2.2.1 As dimenses em um porto enquanto equipamento-suporte do

desenvolvimento econmico-regional 10

2.2.2 Como (re) definir o papel de um porto no mundo hodierno

globalizado 12

2.3.Aspectos relacionados s cargas 14

2.3.1 Caractersticas da carga 14

2.3.1.1 Tipo da carga 15

2.3.1.2 Natureza da carga 15

vi

2.3.2 Embalagem e marcao 17

2.3.3 Unitizao 18

2.3.3.1 Pallets 18

2.3.3.2 Contineres 19

2.3.3.3 Outros tipos de unitizao 21

2.4.A operao de terminais porturios de cargas unitizadas 21

2.4.1 Lgica da operao 21

2.4.2 Equipamentos 22

2.4.3 Multimodalidade e intermodalidade 24

2.4.4 Mo-de-obra porturia 25

2.5.A avaliao de desempenho de terminais porturios de cargas unitizadas 26

2.5.1 Indicadores de desempenho operacional 26

2.5.2 Modelagem matemtica e desempenho operacional 29

3. REDES DE PETRI COLORIDAS 31

3.1 Conceitos bsicos 32

3.1.1 Sistemas a eventos discretos 32

3.1.2 Apresentao das redes de Petri 34

3.1.3 Redes de Petri com restries de tempo 37

3.2 Apresentao informal s redes de Petri coloridas 38

3.3 Apresentao formal s redes de Petri coloridas 46

3.4 Multi-conjuntos 47

4. MODELO DE AVALIAO DE DESEMPENHO OPERACIONAL DE

TERMINAIS PORTURIOS DE CARGA UNITIZADA 48

4.1 Concepo do modelo 49

4.2 Descrio do Terminal Porturio do Pecm 49

4.2.1 Consideraes gerais 49

4.2.2 Descrio da infra-estrutura 50

4.2.3 Descrio dos equipamentos 53

4.2.4 Lgica operacional 54

4.2.5 Descrio da operao 55

4.3 Sistema modelado 57

4.4 Validao do modelo 60

4.4.1 Discusso conceitual 60

vii

4.4.2 Avaliao do modelo 63

4.4.3 Anlise das propriedades comportamentais da rede 64

4.5 Simulao de cenrios, anlise e discusso dos resultados obtidos 65

5. CONCLUSES 68

5.1 Introduo 68

5.2 Relevncia, originalidade e resultados do modelo 68

5.2.1 Importncia do modelo desenvolvido 68

5.2.2 Originalidade da modelagem apresentada 69

5.2.3 Resultados obtidos pelo modelo 69

5.3 Limitaes do modelo proposto 70

5.4 Proposies para estudos futuros 71

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS 73

Anexos

ANEXO I CDIGO FONTE DO MODELO DESENVOLVIDO 78

viii

LISTA DE FIGURAS Figura 2.1 Dimenses envolvidas com um porto voltado para o desenvolvimento

scioeconmico 11

Figura 2.2 Ilustrao de tipos de pallets 18

Figura 2.3 Estrutura operacional de um tpico terminal de contineres 22

Figura 2.4 Portiner em operao 23

Figura 2.5 Trator de terminal (TT) 23

Figura 2.6 Empilhadeira iando continer vazio 24

Figura 3.1 Exemplo do disparo de uma transio 35

Figura 3.2 RdP descrevendo a alocao de recursos do sistema (marcao inicial M0) 40

Figura 3.3 RPC descrevendo a alocao de recursos do sistema (marcao inicial M0) 42

Figura 3.4 Viso esquemtica do jantar dos filsofos 44

Figura 3.5 Modelo, do jantar dos filsofos, baseado em redes de Petri ordinrias 45

Figura 3.6 Modelo, do jantar dos filsofos, baseado em redes de Petri coloridas 45

Figura 4.1 Operao de contineres do Terminal Porturio do Pecm modelada por uma

rede de Petri colorida 57

Figura 4.2 Relao utilidade versus validade de um modelo 63

ix

LISTA DE TABELAS Tabela 2.1 Classificao dos portos em geraes 8

Tabela 2.2 Dimenses de alguns tipos de contineres 19

Tabela 2.3 Tipos de contineres e descries 20

Tabela 3.1 Analogia entre redes de Petri e linguagens de programao 42

Tabela 4.1 Ponte de acesso aos peres 51

Tabela 4.2 Per de produtos siderrgicos e carga geral 51

Tabela 4.3 Per 2 per de granis lquidos e gases liquefeitos 52

Tabela 4.4 Per dos rebocadores 52

Tabela 4.5 Equipamentos utilizados no Terminal Porturio do Pecm 53

Tabela 4.6 Legenda dos lugares da rede apresentada na Figura 4.1 58

Tabela 4.7 Legenda das transies da rede apresentada na Figura 4.1 58

Tabela 4.8 Descrio das cores da rede apresentada na Figura 4.1 59

Tabela 4.9 Descrio das variveis da rede apresentada na Figura 4.1 59

Tabela 4.10 Taxas de utilizao dos equipamentos empregados no cenrio 1 66

Tabela 4.11 Anlise de sensibilidade da varivel quantidade de caminhes no desempenho

do sistema 67

x

LISTA DE NOMENCLATURAS E ABREVIAES

ANTAQ Agncia Nacional de Transportes Aquavirios

CEARPORTOS Companhia de Integrao Porturia do Cear

CPNTools Editor de redes de Petri coloridas, de domnio pblico,

desenvolvido e distribudo pela Universidade de Aarhus

(Dinamarca).

FCL Full container load

FEU Forty Feet Equivalent Unit

FLO/FLO Float-on/Float-off

LCL Less than container load

LO/LO Lift-on/Lift-off

RA/RA Rail-on/Rail-off

RA/RO Rail-Road

RdP Redes de Petri

RO/RO Roll-on/Roll-off

RPAN Redes de Petri de Alto Nvel

RPC Redes de Petri Coloridas

RPT Redes de Petri Temporais

SED Sistemas a Eventos Discretos

TEU Twenty Feet Equivalent Unit

UNCTAD United Nations Conference on Trade and Development

xi

Resumo da monografia submetida ao Curso de Engenharia Civil/UFC como parte dos

requisitos para obteno do ttulo de Engenheiro Civil.



PETRI COLORIDAS


Janeiro / 2006

Orientador: Prof. Joo Bosco Furtado Arruda, Ph.D.

Co-Orientador: Prof. Giovanni Cordeiro Barroso, Ps D.Sc.

O presente trabalho decorre de uma pesquisa que buscou a proposio de um

modelo matemtico de avaliao de desempenho operacional de terminais porturios de

carga unitizada, vistos como Sistemas a Eventos Discretos. Sendo assim, o objetivo

deste trabalho foi elaborar um modelo de avaliao de desempenho operacional em

terminais porturios, baseado nas redes de Petri coloridas, tendo como principal varivel

de deciso o tempo total de deslocamento das cargas unitizadas em um porto e suas

implicaes no tamanho da frota dos equipamentos de transporte utilizados. Este

modelo foi aplicado ao caso do Terminal Porturio do Pecm, Cear. Realizaram-se

levantamentos de campo com o intuito de caracterizar a lgica operacional do Porto do

Pcem, assim como coletar informaes inerentes aos tempos operacionais dos

equipamentos do terminal em questo. Utilizou-se o programa CPNtools, editor e

simulador de redes de Petri coloridas, para implementao, simulao e anlise do

modelo proposto. As anlises realizadas permitiram observar que o modelo assemelha-

se realidade modelada, sendo requeridos alguns aperfeioamentos para sua melhor

representao. As simulaes realizadas permitiram avaliar que o terminal supracitado

est operando de forma ineficiente, no que tange frota de caminhes alocada para a

movimentao de contineres. Como concluses, pode-se destacar que as redes de Petri

coloridas so uma tcnica de grande valia para modelagem, simulao e anlise de

terminais de carga.

Palavras chaves: Logstica porturia, redes de Petri coloridas, Avaliao de desempenho porturio.

xii

Abstract monograph submitted to Civil Engineering Course as a partial fulfillment of

the requirements for the degree of Civil Engineer.

ASSESSING PERFORMANCE OF CONTAINER TERMINALS: A COLORED

PETRI NETS APPROACH


2006 / January

Advisor: Prof. Joo Bosco Furtado Arruda, Ph.D.

Co- Advisor: Prof. Giovanni Cordeiro Barroso, Ps D.Sc.

This work is a result of an under-graduate research with the aim to propose a

mathematical model to assess performance of container terminals, based on Discrete

Events Theory. The objective of this work was create a model, using colored Petri nets,

where the principal decision variable was the goods transit time in the port and the

implications of that variable in the fleet size of transportation equipments. This model

was applied to the case of the Port of Pecm. In the accomplished surveys, the logic of

the system operations was described and data were gathered about the transport

operational times in the terminal. Software CPNtools, editor and simulator of colored

Petri nets, was used for the implementation, simulation and analysis of the proposed

model. The analysis made possible to observe that the model works, in an acceptable

way, as a reflection of the reality modeled but also that it requires some adjustments for

a real-world best representation. Simulations were made to evaluate the operational

efficiency of the studied port. As conclusions, one can observe that the colored Petri

nets are a feasible and useful technique for the modeling, simulation and analysis of port

terminals, mainly those specialized in container operations.

Key words: Port logistics, colored Petri nets, Port evaluation techniques.

1

CAPTULO 1

INTRODUO 1.1 CONSIDERAES INICIAIS

A princpio, pode-se imaginar que estudar a operao de um porto uma

atividade com foco pontual; no entanto, tal anlise muito mais abrangente do que

inicialmente se imagina. Um porto que opera de forma eficiente e eficaz pode induzir o

desenvolvimento na regio onde est inserido, captando novos clientes e mantendo os j

existentes, de modo a facilitar o escoamento da produo local.

Segundo Souza (2002), os portos so elementos de entrada e sada de quase todo

o comrcio exterior, sendo considerados elos logsticos estratgicos para integrao de

uma nao economia globalizada. A competitividade da economia depende, em

grande medida, da eficincia e do baixo custo das atividades porturias.

O atraso na modernizao do sistema porturio, portanto, compromete todo o

esforo do pas para melhorar a competitividade dos seus produtos e equilibrar a

balana comercial. Logo, para atingir altos nveis de eficincia operacional, um

planejamento rgido das atividades logsticas deve ser realizado nos terminais porturios

de modo a reduzir ao mximo os custos logsticos e os tempos de permanncia das

embarcaes.

De acordo com Santos e Martins (1998) apud Souza (2002), em uma pesquisa

realizada pela Confederao Nacional dos Transportes, constatou-se que o Brasil perde

cerca de US$ 5 bilhes anuais considerando-se todas as ineficincias de seus portos.

Deste modo, a avaliao de desempenho mostra-se fundamental para a caracterizao de

um terminal porturio, bem como para o diagnstico de possveis problemas

encontrados na sua operao.

1.2 JUSTIFICATIVA DO TEMA ABORDADO

O desempenho de um sistema logstico impacta significativamente os custos

logsticos associados a um produto ou servio, refletindo o nvel de servio ofertado ao

2

cliente. Conforme Ballou (2001), um sistema logstico eficiente permite a uma regio

geogrfica explorar suas vantagens competitivas pelo direcionamento de seus esforos

produtivos queles produtos com ela mais compatveis, implicando na maior exportao

desses produtos para outras regies.

O atraso na modernizao do sistema porturio, portanto, compromete todo o

esforo do pas para melhorar a competitividade dos seus produtos e equilibrar a

balana comercial. Logo, para atingir altos nveis de eficincia operacional, um

planejamento rgido das atividades logsticas deve ser realizado nos terminais porturios

de modo a reduzir ao mximo os custos logsticos e os tempos de permanncia das

embarcaes.

O porto do Pecm um equipamento logstico de importncia estratgica para o

Estado do Cear, pois ele se constitui como uma das principais portas de escoamento,

para o mercado externo, dos produtos locais, dentre os quais podem ser destacados os

produtos agrcolas (ARRUDA e BASTOS, 2001a).

Os portos brasileiros, em contraste com o que ocorre com os portos das naes

desenvolvidas, ainda no se capacitaram para atingir elevados nveis de eficincia

logstica. Deste modo, tornam-se necessrios os esforos que contribuam para a

maximizao da eficincia operacional dos terminais porturios do Brasil.

1.3 DEFINIO DO PROBLEMA

Dentro de tal conjuntura, temos o seguinte problema de pesquisa: como avaliar o

desempenho operacional de um terminal porturio de cargas unitizadas, tendo em vista

a quantidade de contineres a ser movimentada e os equipamentos empregados no

terminal, de modo a obter-se uma maior compreenso do sistema avaliado?

1.4 OBJETIVOS 1.4.1 Objetivo geral

Elaborar um modelo de avaliao de desempenho operacional em ptios

porturios, baseado nas redes de Petri coloridas, tendo como principal varivel de

deciso o tempo total de deslocamento das cargas unitizadas em um porto e suas

3

implicaes no tamanho da frota dos equipamentos de transporte utilizados. Este

modelo ser aplicado ao caso do Terminal Porturio do Pecm, Cear.

1.4.2 Objetivos especficos Como objetivos especficos do presente trabalho, podem ser ressaltados:

i) Determinar a lgica da operao de cargas unitizadas no Terminal Porturio do

Pecm, permitindo a avaliao de desempenho operacional do sistema com base no

estado da arte tanto dos instrumentos de aferio daquele desempenho como da

utilizao das redes Petri coloridas;

ii) Simular a aplicao do modelo de movimentao de contineres, no mbito do

Terminal Porturio do Pecm;

iii) Analisar as propriedades estruturais do modelo desenvolvido, permitindo uma maior

compreenso da realidade modelada;

iv) Mensurar, em termos da reduo do tempo de ciclo, os benefcios resultantes da

aplicao do modelo em vrios cenrios de simulao, comparativamente infra-

estrutura operacional atualmente vigente no Terminal Porturio do Pecm;

v) Determinar as taxas de ocupao dos equipamentos empregados nos cenrios

operacionais.

1.5 METODOLOGIA A metodologia foi composta de seis etapas, apresentadas a seguir.

(i) Reviso bibliogrfica

A reviso de literatura da presente pesquisa consistiu no levantamento de obras

que abordassem as redes de Petri e suas aplicaes, traando paralelos entre estas e o

problema da operao de terminais porturios de cargas unitizadas. Tambm foi

levantado o estado da arte sobre o planejamento e a operao de portos.

(ii) Caracterizao do sistema a modelar

Foi levantada, junto Autoridade Porturia CEARPORTOS, a lgica de

operao do Terminal Porturio do Pecm, assim como as caractersticas operacionais

4

dos equipamentos empregados na movimentao de cargas unitizadas e dados acerca de

situaes reais de embarque e desembarque de mercadorias.

(iii)Concepo do modelo

Foram estabelecidos os eventos mais significativos a serem modelados no

sistema de movimentao de cargas unitizadas do Terminal Porturio do Pecm, assim

como a suas relaes de causa e efeito.

(iv) Aplicao e anlise do modelo

A aplicao e a anlise do modelo idealizado consistiram nas seguintes

atividades:

a) Implementao computacional do modelo;

b) Anlise das propriedades do modelo;

c) Simulao de cenrios operacionais;

d) Validao e calibrao do modelo;

e) Apresentao e discusso dos resultados.

O modelo foi implementado no software CPNTools, editor de redes de Petri

coloridas, de domnio pblico, desenvolvido e distribudo pela Universidade de Aarhus

(Dinamarca). Aps a fase de implementao, foram analisadas as propriedades do

modelo. Foram simulados diversos cenrios operacionais visando a avaliao de

desempenho do Terminal Porturio do Pecm. A anlise do modelo e a simulao de

cenrios permitiram a validao e a calibrao do modelo proposto. Por fim, foram

apresentados e discutidos os resultados obtidos.

(v) Elaborao de Relatrio

Esta etapa da metodologia consistiu na redao da monografia propriamente

dita. A fase de elaborao escrita foi realizada ao longo de todo trabalho,

concomitantemente s demais atividades propostas.

5

(vi) Defesa do trabalho

Por fim, a monografia foi apresentada, sendo avaliada por uma banca

examinadora.

1.6 ESTRUTURA DO TRABALHO

A monografia composta por cinco captulos, descritos a seguir. O primeiro

captulo constitui a introduo do trabalho. O segundo captulo descreve o estado da arte

sobre terminais porturios de cargas unitizadas, com foco na avaliao de desempenho

operacional. No terceiro captulo, so apresentadas as redes de Petri coloridas. O quarto

captulo apresenta o modelo de avaliao de desempenho operacional de terminais

porturios de carga unitizada baseado em redes de Petri coloridas, assim como delineia

e discute os resultados obtidos na anlise do modelo e na simulao de cenrios. Por

fim, no quinto captulo, so apresentadas as principais concluses acerca do trabalho,

bem como sugestes e recomendaes para estudos futuros.

6

CAPTULO 2

TERMINAIS PORTURIOS DE CARGAS UNITIZADAS

At as ltimas dcadas do sculo XX, os portos eram vistos como meros

terminais de carga que interligavam dois ou mais modais de transporte. Contudo, dado o

processo de globalizao da atividade econmica, ocorrido a partir dos anos 80, os

portos deixaram de ser vistos como simples instrumentos de transbordo e passaram a ser

tratados como elementos estratgicos para a participao de pases no mercado

internacional. A excelncia da operao porturia tornou-se imprescindvel para o xito

das cadeias produtivas, contribuindo, ainda mais, para o desenvolvimento scio-

econmico regional.

No estgio atual da economia globalizada, os pases, tanto desenvolvidos quanto

aqueles ainda em estgio de desenvolvimento, necessitam planejar o escoamento de

importao/exportao de produtos agrcolas e industrializados de modo a obter uma

balana comercial favorvel. Dentro de tal conjuntura, os portos exercem papel

fundamental na economia de uma nao, sendo um dos principais canais de acesso de

uma regio aos mercados nacionais e internacionais.

Este captulo apresenta o estado da arte acerca de terminais porturios,

restringindo a anlise movimentao de cargas unitizadas e enfatizando questes

inerentes ao planejamento e operao de tais facilidades. A estrutura do captulo ser

dividida em cinco sees, explicitadas a seguir.

Na primeira seo feita uma sucinta introduo ao tema abordado, sintetizando

a evoluo do conceito de porto. Na segunda seo, evidencia-se a importncia dos

terminais porturios no contexto econmico regional. A terceira seo apresenta as

caractersticas de cargas movimentadas por portos e as formas de unitizao correntes.

Na quarta seo so discutidos os aspectos inerentes operao do sistema porturio.

Por fim, na quinta seo, aborda-se a avaliao de desempenho de terminais porturios.

7

2.1 INTRODUO 2.1.1 Definio de um porto

Um sistema de transportes composto pelos indivduos e bens transportados,

pelos veculos que proporcionam estes deslocamentos e pelas redes onde ocorrem os

fluxos de transporte. As redes onde ocorrem os fluxos de transportes so conjuntos de

trechos interligados por ns.

Os trechos de uma rede so as vias que propiciam o deslocamento de qualquer

que seja o modo, ou seja, rodovias, dutovias, ferrovias, hidrovias, aerovias, dentre

outras. Por n, entende-se o encontro de duas ou mais vias em uma rede de transportes;

os ns so compreendidos, basicamente, por intersees de vias e terminais de um ou

mais modais de transporte.

Os portos so terminais onde se encontram diversos segmentos de uma

complexa rede de transportes. Na sua concepo mais simples, um porto um n

compreendido pela interseo de hidrovias, rodovias, ferrovias, aerovias e dutovias que

recebe tanto cargas quanto indivduos. No entanto, neste texto, aborda-se apenas o

transporte de cargas.

A concepo, a construo e a operao de um porto podem implicar em um

elevado custo de oportunidade para qualquer municpio, estado ou nao, se tais etapas

no forem tecnicamente otimizadas. Por ser um investimento de grande porte e incluir a

participao e interao de diversos modais de transporte, um terminal porturio deve

movimentar uma grande quantidade de cargas para ter viabilidade financeira e

econmica. Como conseqncia disto, um porto deve ser um terminal multimodal e

intermodal.

Um porto normalmente um elemento de conexo entre o modal hidrovirio

com os demais modais. A existncia do modal aerovirio na retrorea imediata de um

porto menos freqente, mas h uma tendncia atual de se construirem aeroportos

especializados em cargas nas retroreas porturias, quando as restries ambientais ou

de outra natureza so removveis. A interao fsica entre os modos hidrovirio e

dutovirio j to evidenciada quanto a interao entre o modal hidrovirio e os modos

8

rodovirio e ferrovirio. Neste trabalho, o conceito de intermodalidade em portos

enfatizar os modais hidrovirio, ferrovirio e rodovirio.

2.1.2 Histrico e evoluo do conceito de porto No incio da dcada de 90, o UNCTAD (United Nations Conference on Trade

and Development) agrupou os portos de acordo com sua estratgia de desenvolvimento,

sua poltica comercial e sua organizao gerencial e espacial, sendo ento definidas trs

geraes de portos.

Durante os anos seguintes, notou-se uma nova tendncia na organizao dos

grandes portos de todo o mundo e constatou-se o surgimento de uma nova gerao de

portos, conhecida como portos de 4a. gerao. Na Tabela 2.1 apresentada uma

definio geral de cada gerao de terminais porturios, assim como algumas das suas

caractersticas.

Tabela 2.1: Classificao dos portos em geraes

Gerao Definio geral e algumas caractersticas

1a.

Interface entre dois modos de transporte - No existe desenvolvimento estratgico especfico - Atividades tradicionais de manuseio e armazenagem no-organizadas - Atividades localizadas nas docas - Justaposio das transaes dos portos - Supremacia do suprimento - Pouca ateno dada s necessidades dos usurios

2a.

Centro de transporte, atividades industriais e comrcio - Surgimento e expanso do desenvolvimento estratgico - Atividades de transformao (indstrias pesadas), servios de navios - Ampliao da zona porturia - Incio de uma comunidade porturia - Relacionamento ocasional entre o porto e sua cidade adjacente

3a.

Centro de transporte integrado com plataforma logstica para o comrcio internacional- Desenvolvimento estratgico orientado ao mercado - Distribuio de mercadorias, atividades logsticas, centro de distribuio - Sistema de Informao (EDI) utilizado pelo porto - Racionalizao do espao do porto - Comunidade porturia unificada e ativa, coordenao das atividades - Forte relacionamento entre porto e cidade

4a.

Portos em rede - Estratgia para tornar-se um membro da rede mundial, diversificao das atividades - Parceria com operadores na organizao dos servios logsticos - Uso das redes EDI integradas entre os portos - Participao em pesquisa de locais para portos visando possvel desenvolvimento e integrao - Cooperao entre as comunidades porturias

Fonte: ISEMAR (1997).

9

2.1.2.1 Portos de 1a gerao Os portos de 1a gerao so caracterizados, principalmente, pela sua funo de

mera interface entre o modal hidrovirio e os modais terrestres. Nesta gerao de

terminais porturios, as operaes eram focadas nas docas, realizadas de forma, muitas

vezes, desprovida de qualquer planejamento, efetuada por mo-de-obra bruta.

Os portos eram usualmente localizados dentro das grandes urbes, demonstrando

total falta de planejamento estratgico por parte da gesto porturia. O crescimento

urbano em torno da rea porturia foi desenfreado e, muitas vezes, evidenciava-se a

deteriorao da atividade residencial nessas regies.

Dada suas desorganizaes espacial e operacional, as autoridades gestoras dos

portos de 1a gerao pouco se importavam com a satisfao dos clientes, esperando que

estes se adequassem s caractersticas do terminal. A carga predominante era a carga

geral, evidenciando-se a supremacia do suprimento.

2.1.2.2 Portos de 2a gerao A partir de 1945, diversas tendncias importantes puderam ser discernidas no

que tange movimentao de carga nos portos mundiais. Conforme Oram e Backer

(1971), a primeira e mais importante tendncia ps-guerra foi a introduo de

equipamentos mecnicos na movimentao de cargas.

Este pode ser considerado o marco da 2a gerao de portos: os navios no podem

esperar, a movimentao de mercadorias deve ser a mais rpida possvel. A

mecanizao foi imprescindvel para aumentar a produtividade dos servios porturios

e, conseqentemente, satisfazer necessidade de reduo de custos.

A rea do porto se expande e estes passam a se localizar mais afastados das

atividades urbanas, fato que enfraqueceu o relacionamento dos portos com as cidades.

No entanto, os portos de 2a gerao se destacaram por fomentar o surgimento de

atividades do setor industrial e de servios atreladas ao espao porturio, evidenciando o

desenvolvimento estratgico da gesto dos portos.

10

2.1.2.3 Portos de 3a gerao A principal caracterstica dos terminais porturios de 3a gerao que estes

deixam de ser encarados simplesmente como elementos de uma rede de transportes e

passam a ser vistos como locais de excelncia logstica, consolidando-se como

elementos de suma importncia para a gesto da cadeia de suprimentos.

O porto passa a ter uma viso orientada para o mercado, onde abordagens

mercadolgicas e de comrcio exterior caracterizam o porto como um produto que deve

estar apto a gerar benefcios para os seus clientes atuais e potenciais.

As atividades porturias passam a ser cada vez mais racionalizadas: os

equipamentos tornam-se gradativamente mais eficientes, o leiaute passa a ser

continuamente planejado e a gesto porturia evidencia-se como mais incisiva e

permanente. Os portos de 3a gerao so monitorados e controlados por robustos

sistemas de informao logstica que garantem uma operao cada vez mais otimizada.

2.1.2.4 Portos de 4a gerao Dada a vital importncia dos portos para as economias regionais, notou-se que

estes no deviam competir entre si, mas sim formar coalizes de modo a estruturar uma

rede mundial. Este o conceito dos portos de 4a gerao: terminais dotados de agilidade

gerencial e operacional que, interligados por sistemas de informaes, tornam-se

plataformas logsticas integradas.

O conceito de terminal porturio de 4a gerao recente, sendo uma realidade

apenas em terminais extremamente organizados. O tema pode ser aprofundado em

Paixo e Marlow (2003) e Marlow e Paixo Casaca (2003).

2.2 PORTOS VOLTADOS PARA O DESENVOLVIMENTO 2.2.1 As dimenses em um porto enquanto equipamento-suporte do

desenvolvimento econmico regional

Segundo Oram e Baker (1971), nada causa um impacto mais direto nas despesas

de um pas dotado de costa martima do que a velocidade de atendimento de navios em

seus portos.

11

Diante do exposto, pode-se perceber que um porto tem como funo receber e

distribuir cargas, fazendo o melhor uso possvel da intermodalidade para este devido

fim. Pode-se dizer que, devido a um porto ser um elemento prestador de servios,

movimentar mercadorias uma funo em nvel microeconmico; contudo, em nvel

macroeconmico, este desempenho bem mais abrangente.

Conforme Arruda e Bastos (2001a), um porto possui uma srie de dimenses

mais amplas que, se exploradas adequadamente, podem propiciar o desenvolvimento

integrado na rea de influncia do terminal. Na Figura 2.1 so explicitadas as dimenses

subjacentes a um terminal porturio de terceira gerao.

Figura 2.1: Dimenses envolvidas com um porto voltado para o desenvolvimento socioeconmico.

Fonte: Arruda e Bastos (2001a).

A dimenso social deve maximizar a qualidade de vida dos indivduos residentes

no entorno do porto. A dimenso tecnolgica diz respeito interao do terminal

porturio com suas infra-estruturas e equipamentos. A dimenso econmica deve

garantir o desenvolvimento regional, induzindo investimentos e o pleno emprego das

potencialidades do porto. A dimenso financeira deve primar pela definio de polticas

que gerem economias de escala na operao do terminal. A dimenso geopoltica diz

respeito concorrncia regional ou continental entre portos. A dimenso comercial deve

promover o terminal porturio como um produto, atravs de macio emprego de

marketing. Por fim, a dimenso organizacional deve primar pela harmonia entre as

dimenses supracitadas, objetivando a eficincia do porto em nvel operacional e

macroeconmico.

12

2.2.2 Como (re)definir o papel de um porto no mundo hodierno globalizado? A partir da dcada de 80, com a ascenso do neoliberalismo, cresce a

interdependncia econmica entre as naes, e este processo de inter-relao culmina

com a globalizao da economia mundial. Em uma economia globalizada, eleva-se a

interao comercial entre os pases e os produtos passam a vencer grandes distncias

com maior facilidade. Tanto um bem de consumo valioso, como um automvel, quanto

um produto de baixo valor, como uma caneta, cruzam continentes para se inserirem em

mercados externos.

No ambiente de uma economia globalizada, a competitividade elevada, pois os

custos tm de ser reduzidos ao extremo para que a comercializao de um produto logre

xito em mercados internos e externos. Esta competitividade tem suas vantagens e

desvantagens. Como primordial vantagem da competitividade, pode-se citar a maior

variedade de produtos disponveis ao consumidor em geral, a um menor custo de

aquisio. A grande desvantagem da competitividade o desemprego gerado pela busca

contnua de reduo de custos, oriundo do intenso processo de modernizao do

maquinrio industrial e da terceirizao de servios.

Tendo em vista o contexto exposto acima e dada a funo de um porto como

interface primordial de uma regio, tanto com os mercados ao seu entorno quanto com

os mercados mais longnquos, como definir, ou redefinir, o papel de tal infra-estrutura

de transportes no atual mundo globalizado?

Pode-se dizer, em linhas gerais, que um porto deve buscar maximizar os

benefcios sociais oriundos da globalizao da atividade econmica e minimizar os

impactos negativos (sociais, econmicos e ambientais) desta sobre os diversos atores de

nossa sociedade. Um porto deve, ento, procurar atingir a excelncia operacional de

modo a reduzir os custos de transporte e, conseqentemente, os preos de venda dos

produtos movimentados e, ao mesmo tempo, configurar-se como um instrumento de

desenvolvimento, beneficiando no somente a produo industrial e a prestao de

servios, como tambm o setor primrio.

13

Nos pases em desenvolvimento, os terminais porturios ainda no se

estruturaram de modo a atingir tais nveis de eficincia e, sobretudo, de abrangncia.

Tais portos apresentam, ainda, uma srie de problemas que prejudicam sua

produtividade e atrao de novos clientes: carncia de mo-de-obra especializada,

controle insuficiente das operaes porturias, plataformas logsticas restritas e

ineficiente de integrao entre os terminais porturios com os diversos modais de

transporte.

Conforme Arruda e Bastos (2001b), partindo-se do princpio que os portos

podem ser (re)estruturados, tal (re)estruturao deve ser compreendida pelos quesitos

citados a seguir:

(i) Inter-relao entre transportes e economia.

Os portos no devem ser vistos, pelos olhos do poder pblico, apenas como

plos de movimentao de mercadorias, mas serem estruturados de tal forma que

propiciem efetivamente o desenvolvimento econmico na sua rea de influncia.

Partindo das diretrizes de um processo de planejamento regional, onde estejam

definidos os objetivos mais gerais da economia da regio onde o porto se insere, devem

ser definidas as estratgias e linhas de ao para que os terminais porturios contribuam

incisivamente para a consecuo de tais objetivos.

(ii) Integrao horizontal e vertical da atividade econmica, a partir de empreendimentos ncoras.

Conforme tendncia j comentada na evoluo histrica do conceito de porto, a

partir dos portos de 2a gerao, percebeu-se a importncia de agregar s atividades

bsicas do terminal porturio, atividades do setor industrial ou de servios, tais como a

siderurgia e a indstria petroqumica. Deste modo, o porto dotado de um complexo

industrial poder exportar produtos de valor agregado, em quantidade e diversidade, e

no meramente matrias primas.

(iii) Autoridade pblica com pessoal dinmico e qualificado, e com nfase na

captao e manuteno de clientes dos trs setores da economia;

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A gerao e a manuteno da eficincia porturia ser possvel somente se o

porto for gerido por um corpo tcnico altamente qualificado, que combine as novas

tendncias gerenciais com a experincia prtica. O empirismo deve ser erradicado da

gesto porturia, dando lugar a uma gesto calcada em critrios tcnicos. Para a

captao e a conservao de clientes necessria a formulao de polticas que

promovam o porto como um produto composto por um conjunto de servios capaz de

benefcios para os seus usurios atuais e potenciais.

(iv) Organizao espacial como induo das (e resposta s) atividades dos trs setores da economia;

O papel do porto, no territrio onde se insere, deve ser revisto. As infra-

estruturas e o uso do solo devem ser planejados de modo a propiciar no somente uma

maior acessibilidade dos setores pblico e privado s atividades porturias, como

tambm minimizar as influncias negativas do complexo porturio ao meio ambiente.

(v) Conexes de transportes martimos e terrestres de alto grau de acessibilidade ao Porto.

A consonncia entre o porto e as infra-estruturas de transporte no seu entorno,

como, por exemplo, conexes martimas, rodovirias e ferrovirias, de fundamental

importncia para a eficincia porturia, pois propicia uma reduo nos tempos de

operao e, conseqentemente, dos custos de transporte. O incremento da acessibilidade

do porto pode contribuir para a expanso da sua rea de influncia, possibilitando,

inclusive, a captao de novos clientes.

2.3 ASPECTOS RELACIONADOS S CARGAS

Aps a caracterizao da macro-funo dos terminais porturios, necessrio

abordar suas caractersticas fsicas e operacionais. O primeiro passo a ser dado nessa

direo apresentar os tipos de carga e as formas de unitizao e embalagem, pois a

operao do terminal ser funo das caractersticas das mercadorias a serem

movimentadas.

2.3.1 Caractersticas da carga

Segundo Handabaka (1994), as caractersticas da carga podem ser definidas de

acordo com o seu tipo e sua natureza, conforme segue:

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2.3.1.1 Tipo da carga O tipo da carga diz respeito s caractersticas fsicas das mercadorias que

influem predominantemente na definio da forma de acondicionamento (embalagem e

armazenagem) destas e na escolha dos modos e equipamentos empregados no seu

transporte e na sua movimentao. No que se refere ao tipo, as cargas podem ser

classificadas em:

(i) Carga geral. A carga geral, tambm conhecida como carga solta, consiste em itens avulsos,

dotados ou no de embalagem, que so embarcados separadamente. Exemplos de carga

geral so embrulhos, pacotes, fardos, sacos, caixas, tambores, peas, bobinas, toras de

madeira e pedras de granito.

(ii) Carga unitizada.

A carga unitizada consiste no agrupamento de itens individuais tais como caixas,

pacotes ou outras cargas avulsas em unidades como pallets e contineres, que permitem

o embarque de grandes quantidades de mercadoria simultaneamente.

Devido ao enfoque dado, neste captulo, s operaes de cargas unitizadas, o

conceito de unitizao ser discutido com maior profundidade em um outro ponto deste

texto.

(iii) Carga a granel.

A carga a granel consiste no transporte de grandes quantidades de mercadorias

mensuradas em unidades de massa ou de volume. As cargas a granel podem ser

divididas em dois tipos: granis slidos e granis lquidos. Como exemplos de granis

slidos podem-se citar os cereais, as sementes e os minrios. Como exemplos de granis

lquidos, podem-se citar os leos e gases combustveis e as bebidas.

2.3.1.2 Natureza da carga A natureza da carga se refere s caractersticas fsicas e qumicas das

mercadorias que, por suas peculiaridades, influem na definio da forma de

acondicionamento (embalagem e armazenagem) destas e na escolha dos modos de

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transportes e equipamentos empregados na sua movimentao. No que se refere

natureza, as cargas podem ser classificadas em:

(i) Perecveis.

As cargas perecveis consistem nas mercadorias que tm caractersticas tais

como sabor, odor ou cor alteradas drasticamente quando manuseadas e transportadas

sem condies especiais. As cargas perecveis so, usualmente, produtos alimentcios,

como, por exemplo, frutas, legumes, carnes, laticnios e flores.

(ii) Frgeis

As cargas frgeis consistem nas mercadorias que tm sua integridade fsica

comprometida ao serem manuseadas e transportadas sem a devida proteo a choques

mecnicos e a vibraes. Como exemplos de produtos frgeis, pode-se citar produtos

eletrnicos, flores e instrumentos de preciso.

(iii)Perigosas

As cargas perigosas consistem nas mercadorias que, devido a serem explosivas,

combustveis, oxidantes, venenosas, radioativas ou corrosivas, pem em risco, quando

so manuseadas e transportadas, a integridade de seres vivos ou de outras cargas,

necessitando de cuidas especiais nessas operaes. Como exemplos dessas cargas pode-

se citar os fogos de artifcio e o leo diesel.

(iv) Volumosas

As cargas volumosas consistem nas mercadorias que, devido a apresentarem

dimenses especiais ou elevado fator de estiva, necessitam de condies especiais para

sua movimentao e transporte.

(v) Pesadas

As cargas pesadas consistem nas mercadorias que, devido a apresentarem pesos

elevados, ou baixo fator de estiva, necessitam de condies especiais para sua

movimentao e transporte.

17

2.3.2 Embalagem e marcao Conforme Handabaka (1994), as cargas, estejam elas armazenadas ou em

trnsito, podem encontrar-se sujeitas aos seguintes inconvenientes:

(i) Efeitos mecnicos do movimento dinmico (impactos, quedas, choques, oscilaes e

vibraes);

(ii) Tenso esttica por meio da presso (empilhamento);

(iii)Fatores climticos (calor, frio, umidade);

(iv) Incndio e gua;

(v) Furto; e

(vi) Contaminao (roedores, odores, poluio de diferentes tipos).

Pode-se perceber que manusear e transportar produtos sem qualquer tipo de

proteo especfica seria uma prtica que prejudicaria a qualidade e a serventia dos bens

de consumo, no atendendo s exigncias do consumidor final. Como proteger as

caractersticas da carga e preservar a qualidade das mercadorias nela contidas?

A embalagem a resposta para tal indagao. Por embalagem, entende-se o

conjunto de elementos destinados a proteger a carga durante as atividades de manuseio,

transporte e armazenagem, de modo a permitir que as mercadorias mantenham suas

caractersticas iniciais a um nvel satisfatrio para o usurio. As embalagens, deste

modo, caracterizam-se como elementos primordiais nas atividades logsticas.

A marcao constitui a identificao de cada unidade de carga, visando fornecer,

aos operadores logsticos, informaes relacionadas ao contedo, ao peso, origem, ao

destino, forma adequada de armazenagem, forma adequada de manuseio e aos

cuidados especiais requeridos pela carga marcada.

Dentre os principais tipos de marca, pode-se ressaltar a marca de embarque

padro, a marca de informao e os smbolos pictricos. Com a modernizao das

tecnologias de informao, os cdigos de barras tornaram-se marcaes de suma

relevncia para a agilidade das atividades logsticas.

18

2.3.3 Unitizao O manuseio de carga geral possui a inconvenincia de demandar muito tempo e

mo-de-obra para sua realizao, alm de, em determinadas circunstncias, no prover a

carga de proteo adequada a intempries, vibraes e choques mecnicos. O advento

da unitizao, no incio do sculo XX, foi um marco na tecnologia dos transportes,

permitindo a movimentao e o transporte de cargas de uma forma mais gil e segura.

Segundo Martins e Silva (2001), a unitizao o acondicionamento da carga

geral em algum tipo de estrutura, de forma a permitir a movimentao das unidades de

carga acopladas a equipamentos rodovirios, ferrovirios ou hidrovirios, podendo ser

iadas a bordo sem as carretas, sendo empilhadas umas sobre as outras em clulas no

navio, permitindo e facilitando a estivagem.

No que se refere ao transporte martimo, existem diversos tipos de unitizao,

dentre os quais podem ser destacados os pallets e os contineres, abaixo descritos.

2.3.3.1 Pallets Conforme Martins e Silva (2001), o pallet um estrado plano, construdo

principalmente de madeira, podendo ser tambm de alumnio, ao, plstico, fibra,

polipropileno ou papelo, com caractersticas adequadas a facilitar a unitizao,

armazenagem e o transporte de pequenos volumes. Podem ser descartveis, utilizados

em apenas uma viagem (one way), ou para uso constante. A adoo de cada tipo

depende da logstica escolhida, que envolve um estudo sobre custos e o seu retorno.

A altura dos pallets deve permitir a entrada de garfo de empilhadeira, mas no

deve ser excessiva para no roubar espao nos compartimentos de carga. A seguir, na

Figura 2.2, so ilustrados dois tipos de pallets.

Figura 2.2: Ilustrao de tipos de pallets.

Fonte: Martins e Silva (2001)

19

O pallet permite uma grande flexibilidade, no que se refere ao transporte porta a

porta, sem a necessidade de desconsolidao da carga. comum nos grandes

supermercados a disposio de mercadorias diretamente sobre pallets.

2.3.3.2 Contineres A primeira notcia que se tem de utilizao de um tipo de continer em

transporte de carga vem da revista National Geographic, no ano de 1911, atravs de uma

foto de seu iamento para bordo.

Os contineres so modulados, sendo mais usados os cofres de 20 x 8 x 8, que

tem suas dimenses utilizadas como o mdulo padro adotado internacionalmente, o

chamado Twenty Feet Equivalent Unit (TEU), ou Unidade Equivalente a 20 ps. Os

contineres de dimenses diferentes destas podem ser referidos a este mdulo padro,

utilizando-se suas unidades em TEU.

Outro mdulo padro bastante utilizado o Forty Feet Equivalent Unit (FEU),

ou Unidade Equivalente a 40 ps, clula com dimenses 40 x 8 x 8. Na Tabela 2.2

so apresentadas dimenses tpicas de contineres, padronizadas pela ISO.

Tabela 2.2: Dimenses de alguns tipos de contineres

Comprimento Largura Altura Srie do continer Ps Metros Ps Metros Ps Metros

1A 40 12,19 8 2,44 8 2,44 1AA 40 12,19 8 2,44 8,5 2,59 1C 20 6,05 8 2,44 8 2,44 1CC 20 6,05 8 2,44 8,5 2,59 Fonte: Goebel, (1996).

Os contineres so identificados atravs de marcas, nmeros, definio de

espao e peso que podem comportar, proprietrio e informaes do contedo da carga.

Estas caractersticas de identificao do aos contineres vantagens como segurana,

controle, inviolabilidade, rapidez e reduo de custos no transporte.

O advento das tecnologias de informao, como, por exemplo, scanner, cdigo

de barras e identificao por rdio freqncia, realou ainda mais os benefcios do

transporte de cargas via contineres, permitindo um maior controle das operaes

logsticas de manuseio, transporte e armazenagem das clulas unitizadas.

20

No que se refere utilizao de sua capacidade, o continer pode ser classificado

em: (i) Full container load (FCL): continer carregado com toda sua capacidade; e (ii)

Less than container load (LCL): continer carregado com parte da sua capacidade.

Muitos so os tipos de contineres utilizados no transporte de cargas. A seguir,

na Tabela 2.3, apresentada uma sntese dos principais tipos de contineres empregados

na atualidade, bem como suas caractersticas.

Tabela 2.3: Tipos de contineres e descries. Tipo Descrio

dry box

Totalmente fechado, com portas nos fundos, sendo o mais utilizado e adequado para o transporte da maioria das cargas gerais secas existentes. Pode ter 20 ou 40.

ventilated

Semelhante ao dry box, porm com pequenas aberturas no alto das paredes laterais, podendo tambm t-las na parte inferior das paredes, para permitir a entrada de ar, para transporte de cargas que requerem ventilao, como caf e cacau.

reefer

Tambm semelhante ao dry box, totalmente fechado, com portas nos fundos, apropriado para embarque de cargas perecveis congeladas ou refrigeradas, que precisam ter a sua temperatura controlada, como carnes, sorvetes, frutas e verduras. Pode ser integrado com motor prprio para refrigerao, cuja nica desvantagem a perda de espao ocupado pelo motor. Tambm pode ser isolado (insulated), sem motor prprio, tendo na parede da frente duas aberturas (vlvulas) para entrada e sada de ar, que injetado por meio externo. O continer reefer tem para controle de temperatura um grfico de registro (Partlow Chart) e pode atingir at -25 C.

bulk conteiner

Similar ao dry box, totalmente fechado, tendo aberturas no teto (escotilhas) para o seu carregamento e uma escotilha na parede do fundo e na parte inferior para o descarregamento, sendo apropriado para transporte de granis slidos, como produtos agrcolas

open top

Continer sem teto, que fechado com lonas para transporte de cargas que apresentam dificuldades para embarque pela porta dos fundos e necessitam de um acesso especial, embora tambm possua a porta normal nos fundos. Prprio para mercadorias que excedam a altura do continer, cujas cargas no poderiam ser estufadas num continer dry box tradicional.

half height

Continer open top, sem teto, porm de meia altura 4 ou 43, fechado com lonas e cabeceira basculante, adequado para embarque de minrios, cuja carga extremamente densa e se embarcada em um open top, este no poderia ser utilizado integralmente em seu volume, representando uma ocupao de espao indevida no navio.

open side

Com apenas trs paredes, sem uma parede lateral, este continer apropriado para mercadorias que apresentam dificuldades de embarque pela porta dos fundos, ou que excedam um pouco a largura do equipamento ou ainda para agilizao de sua estufagem.

flat rack

Continer plataforma, sendo uma combinao do open top e do open side, sem as paredes laterais e sem teto, com cabeceiras fixas, ou dobrveis, adequado para cargas pesadas e grandes, que excedam um pouco as suas dimenses.

plataform

Continer plataforma sem paredes e sem teto, tendo apenas o piso apropriado para cargas de grandes dimenses ou muito pesadas.

tank Continer tanque prprio para transporte de lquidos em geral, perigosos ou no.

Fonte: Martins e Silva (2001).

21

Para fins de dimensionamento de equipamentos, considera-se que a capacidade

de carga de um TEU seja de 16 a 20 toneladas e, de um FEU, de 25 a 28 toneladas. Um

FEU no possui o dobro da capacidade de um TEU, pois os materiais empregados

atualmente na composio dos contineres no conseguem resistir aos momentos

fletores oriundos de grandes carregamentos.

2.3.3.3 Outros tipos de unitizao Conforme Goebel (1996), existem dois outros tipos de unitizao significativos

no transporte martimo: as marino-slings e os big-bags.

As marino-slings so cintas de material sinttico, que formam uma rede, com

dimenses padronizadas, geralmente utilizadas para sacaria. Podem transportar at

1500kg de mercadoria e, dependendo do embarque, seguem com a carga at o destino

ou apenas at o poro do navio, quando so retiradas.

Os big-bags so sacos de material sinttico dotados de fundo circular ou

quadrado, geralmente utilizados, em substituio da sacaria, para o manuseio de

produtos industrializados em gros e ps. Permitem o reaproveitamento e a sua

capacidade geralmente superior dos marino-slings, entretanto seu custo superior ao

destes e, por isso, em operaes de comrcio exterior, geralmente, no embarcam

juntamente com a carga.

2.4 A OPERAO DE TERMINAIS PORTURIOS DE CARGAS

UNITIZADAS

2.4.1 Lgica da operao Conforme o exposto por Yun e Choi (1999), um Sistema Terminal de

Contineres (STC) composto de trs subsistemas: entradas, ptios de contineres e

beros. Os equipamentos de movimentao neste sistema so basicamente portineres,

transtineres, tratores de terminal, empilhadeiras e carretas.

As tarefas bsicas na operao de um STC consistem no recebimento, entrega,

carregamento e descarregamento de contineres. Estas operaes ocorrem

simultaneamente e interativamente (Yun e Choi, 1999):

22

(i) Operao de recebimento: transportar contineres para exportao, trazidos por

caminhes vindos de fora do porto, at os equipamentos de movimentao vertical;

(ii) Operao de entrega: erguer contineres para importao atravs de equipamentos

de movimentao vertical, colocando-os em caminhes ou trens estacionados no

ptio de contineres que levaro as cargas para fora do porto;

(iii)Operao de carregamento: erguer contineres para exportao atravs de

equipamentos de movimentao vertical, colocando-os em tratores de terminal

localizados no ptio de contineres e transportando-os at o bero, onde sero

embarcados atravs de equipamentos de embarque e desembarque;

(iv) Operao de descarregamento: descer contineres para importao do navio atravs

de equipamentos de embarque e desembarque, colocando-os em tratores de terminal

com a finalidade de transportar as cargas at o ptio de contineres.

2.4.2 Equipamentos A estrutura operacional de um tpico STC ilustrada na Figura 2.3:

1 2 3 B E R O

P T I O

Figura 2.3: Estrutura operacional de um tpico terminal de contineres.

Conforme o apresentado na figura acima, existem trs tipos de equipamentos

empregados na movimentao de cargas entre o bero e o ptio ou armazm. So eles:

23

1. Equipamentos de Embarque e desembarque:

Para retirada e colocao de cargas unitizadas nos navios, so necessrios

equipamentos de grande porte, como, por exemplo, portineres, guindastes mveis

sobre pneus, guindastes de bordo, dentre outros. Na Figura 2.4 ilustrado um

equipamento de embarque e desembarque.

Figura 2.4: Portiner em operao.

Fonte: Magalhes (2003)

2. Equipamentos de manuseio:

Os equipamentos de embarque e desembarque colocam as cargas unitizadas em

veculos que as transportaro para o ptio. Estes veculos podem ser caminhes ou

tratores de terminal. Na Figura 2.5 ilustrado um equipamento de manuseio.

Figura 2.5: Trator de terminal (TT).

Fonte: Magalhes (2003) 3. Equipamentos de movimentao vertical:

Os caminhes ou tratores de terminal transportam as clulas at o ptio, onde

estes sero armazenados na forma de pilhas. Para realizar tal organizao, so

requeridos equipamentos de movimentao vertical ou empilhamento, dentre os quais

podemos citar os transtineres, as empilhadeiras e os reach stackers. Na Figura 2.6

ilustrada a operao de uma empilhadeira.

24

Figura 2.6: Empilhadeira iando continer vazio.

Fonte: Magalhes (2003)

2.4.3 Multimodalidade e intermodalidade Na operao de terminais porturios, dois conceitos so requeridos para a

consecuo de agilidade e flexibilidade nas atividades de manuseio e transporte:

multimodalidade e intermodalidade. Por multimodalidade entende-se o emprego de

mltiplos modos de transporte e o verbete intermodalidade remete idia de interseo

de dois ou mais modos de transporte. Estes dois conceitos so comentados a seguir.

No sculo XIX, predominava a filosofia da necessidade de competio entre os

modos de transporte. Contudo, na atual conjuntura, de notrio conhecimento que a

multimodalidade condio indispensvel para reduo dos custos de transporte. Os

modais no devem competir entre si, mas sim fazer uso da multimodalidade, isto ,

combinar vantagens especficas em termos operacionais de modo a otimizar o transporte

de mercadorias.

De acordo com o Parlamento Europeu (2000), por intermodalidade entende-se

um sistema de transportes com base no qual seja possvel integrar pelo menos dois

meios diferentes numa cadeia de transporte porta a porta (ferrovirio-rodovirio-naval-

areo-dutovirio) de forma a garantir uma utilizao mais racional das capacidades de

transporte disponveis e aumentar a qualidade e a eficincia dos servios conexos.

Dentre os principais tipos de intersees entre modos de transporte, podem ser

destacados:

25

(i) RO/RO (Roll-on/Roll-off) ou autrotransbordo: tipo de transbordo no qual veculos

do modal rodovirio so embarcados em navios, possibilitando maior flexibilidade

nas operaes de embarque e desembarque;

(ii) RA/RA (Rail-on/Rail-off) ou ferrotransbordo: tipo de transbordo no qual vages

ferrovirios so embarcados em navios, possibilitando maior flexibilidade nas

operaes de embarque e desembarque;

(iii)RA/RO (Rail-Road) ou transbordo ferro-rodovirio: tipo de transbordo no qual

veculos do modal rodovirio so embarcados em vages ferrovirios, possibilitando

maior flexibilidade nas operaes de embarque e desembarque;

(iv) FLO/FLO (Float-on/Float-off), transbordo por flutuao ou transflutuao:

transbordo caracterstico do transporte martimo no qual balsas so carregadas e

descarregadas por embarcaes de maior porte;

(v) LO/LO (Lift-on/Lift-off) ou transbordo por suspenso: transbordo caracterstico do

transporte martimo no qual veculos de outros modais de transportes so iados e

carregados ou descarregados em embarcaes.

2.4.4 Mo-de-obra porturia Apesar da drstica reduo de mo-de-obra oriunda do intenso processo de

mecanizao ao qual o transporte martimo foi submetido no sculo XX, os operrios

continuam sendo fator imprescindvel na operao de um porto. A mo-de-obra bruta,

constituda essencialmente por estivadores e prticos, est sendo gradativamente

substituda por trabalhadores mais especializados, capazes de operar os equipamentos

porturios e sistemas de informao.

De nada adianta que um porto possua modernos equipamentos, se os seus

operadores no souberem operar os equipamentos ou se no se sentirem estimulados a

oper-los da maneira ideal. No deve haver uma valorizao excessiva da mquina e,

por conseguinte, uma desvalorizao do indivduo, mas sim a busca contnua da

consonncia entre homem e mquina.

26

A modernizao do processo de gesto porturia; caracterstica das ltimas

dcadas do sculo XX, demanda um corpo tcnico cada vez mais especializado

acompanhando as atividades porturias. As atividades humanas em um porto, que

outrora eram essencialmente fsicas, esto sendo cada vez mais substitudas por

atividades intelectuais.

2.5 A AVALIAO DE DESEMPENHO DE TERMINAIS PORTURIOS DE CARGAS UNITIZADAS

2.5.1 Indicadores de desempenho operacional Dado acirrada competio oriunda da globalizao da economia, a operao

ineficiente e ineficaz de sistemas logsticos, tais como os terminais porturios de cargas

unitizadas, no pode mais ser admitida.

necessrio, portanto, que existam informaes disponveis acerca da operao

do sistema porturio, permitindo a avaliao do seu desempenho e, conseqentemente, o

subsdio da tomada de deciso na gesto do terminal. As informaes que permitem a

avaliao operacional de sistemas logsticos so denominadas indicadores de

desempenho ou indicadores operacionais.

Conforme Bogossian (1983), imprescindvel conhecer os indicadores

operacionais que permitam avaliar o nvel de servio prestado por um porto. Os

indicadores operacionais se constituem no mais importante instrumento de avaliao

dos servios porturios, principalmente quando respaldados nas estruturas de custos de

cada modalidade. Estes indicadores so gerados a partir de parmetros de natureza:

(i) Quantitativa: atravs do estabelecimento da produo a ser alcanada em

determinado perodo de tempo;

(ii) Qualitativa: atravs de acompanhamento e observao sistemtica da eficincia

operacional em face dos recursos utilizados;

(iii)Econmica: atravs da determinao dos custos totais de transporte para cada

conjunto de alternativas operacionais.

27

De acordo com Bogossian (1983), os indicadores podem ser classificados

segundo o nvel de abrangncia, considerando as seguintes caractersticas:

(i) Nvel 1 indicadores econmicos.

So parmetros estabelecidos em funo da economia nacional, para a avaliao

do seu desempenho, como, por exemplo, produo esperada e demanda futura. So

importantes consideraes devido aos seus possveis impactos nas condies de

operacionalidade do porto.

(ii) Nvel 2 indicadores dos sistemas globais de transportes.

So aqueles que abrangem o sistema de transportes como um todo, restringindo-

se apenas aos resultados finais, sem consideraes a respeito dos meios de transporte

envolvidos, como, por exemplo, custo de distribuio do produto e tempo total de

viagem (intermodal).

(iii)Nvel 3 indicadores parciais dos sistemas de transportes.

So aqueles que permitem a avaliao do desempenho de cada uma das

modalidades de transporte que compem o sistema, como, por exemplo, taxa de

utilizao do navio, tonelada-milha transportada por ano e taxa de ocupao do bero.

(iv) Nvel 4 indicadores especficos dos componentes de cada modalidade.

So aqueles que permitem avaliar o comportamento de cada elemento

componente de determinada modalidade de transporte, como, por exemplo, nmero de

ciclos de guindaste por hora e tempo de estadia de uma embarcao.

pertinente destacar que, no presente trabalho, a abrangncia do modelo de

avaliao proposto enquadra-se no Nvel 4.

Dentre as principais caractersticas dos indicadores de desempenho dos portos,

podem ser destacadas (ANTAQ, 2003):

(i) Esto expressos em unidades de medida significativas para aqueles que vo utiliz-

los, servindo para fins de avaliao de resultados ou para subsidiar a tomada de

deciso;

28

(ii) So compostos de um nmero ou percentual para indicar a magnitude (quanto) e de

uma unidade de medida que d um significado ao nmero ou percentual (o qu);

(iii)Servem para detectar causas e efeitos de aes operacionais e administrativas;

(iv) Permitem qualificar os servios em cada porto, fazer comparaes evolutivas de

desempenho de cada terminal ou conjunto de beros, a comparao entre terminais e

conjuntos de beros de um mesmo porto, ou entre portos distintos, possibilitando

monitorar a evoluo do processo, com o estabelecimento de benchmarking.

ANTAQ (2003) prope e apresenta uma cartilha que orienta os gestores

porturios a acompanhar o desempenho dos servios dos portos brasileiros.

Infelizmente, grande parte dos portos do Brasil no segue s recomendaes da

ANTAQ e tampouco fazem uso de outras metodologias de avaliao de desempenho.

No que se refere s limitaes dos indicadores de desempenho correntes, pode-

se destacar:

(i) Apesar de propiciarem uma viso geral do desempenho do porto, os indicadores

operacionais no permitem uma compreenso da dinmica operacional do sistema;

(ii) Os indicadores operacionais apenas orientam os gestores do porto no que se refere

caracterizao do servio ofertado pelo terminal, no fornecendo sugestes para a

melhoria do processo;

(iii)Os indicadores operacionais no permitem que sejam idealizadas conjecturas

formais (cenrios) acerca do que pode vir a ocorrer em determinadas circunstncias

futuras.

Deste modo, justifica-se a busca de outras metodologias que permitam a

avaliao de desempenho de terminais porturios, visando uma complementaridade com

os indicadores operacionais preconizados pela literatura.

29

2.5.2 Modelagem matemtica e desempenho operacional Conforme reportam Paixo e Marlow (2003) e Marlow e Paixo Casaca (2003),

os rgos de administrao porturia e as universidades de todo o mundo fazem uso de

diversas metodologias para planejar e gerir as operaes de um porto, dentre as quais

podem ser salientadas: filosofia just-in-time, produo enxuta, gesto da qualidade total,

programao matemtica e simulao.

Psaraftis (1998) apud Rios e Maada (2000) enfatiza a importncia do

desenvolvimento de estudos com aplicao de tcnicas de Pesquisa Operacional em

problemas de movimentao de contineres em ptios porturios. O uso de tcnicas de

simulao tem sido freqentemente aplicado para planejar e gerenciar o sistema

porturio e auxiliar os executivos no processo de tomada de deciso.

Rios e Maada (2000) apontam que vrios estudos j foram realizados visando a

elaborao e a validao de modelos que possam diminuir tempo de operao de

equipamentos e, conseqentemente, o custo operacional de um terminal porturio.

Dentre eles, as tcnicas de modelagem matemtica mostram-se de grande valia para

auxiliar a tomada de deciso na gesto de um porto.

Um porto um sistema complexo que muda de estados ao longo do tempo, ou

seja, trata-se de um sistema dinmico. Os estados dos subsistemas do porto so discretos

e variam ao longo do tempo, condio que dificulta o estabelecimento de equaes

analticas que possam representar o comportamento do porto em operao.

Conforme Degano e Di Febbraro (2001), devido s suas caractersticas, um

terminal intermodal de contineres pode ser representado como um Sistema a Eventos

Discretos (SED), o que permite o projeto e a implementao de estratgias de controle

embutidas no prprio sistema.

Os trabalhos de Yun e Choi (1999), Legato e Mazza (2001) e Fernandes (2001)

apresentam modelos bastante atualizados de simulao em terminais porturios de

contineres. Estes modelos, alm de considerarem a aleatoriedade da operao do

30

sistema porturio, fornecem parmetros importantes para o gerenciamento do terminal,

tais como as taxas de ocupao dos beros e dos equipamentos.

Uma crtica a estes modelos que eles, apesar de utilizarem programas de

computador que permitem a visualizao da simulao da operao do porto, no

propiciam ao analista do sistema uma viso da estrutura operacional do terminal, bem

como dos seus possveis gargalos.

Degano e Di Febbraro (2001) utilizam um modelo baseado em redes de Petri

para diagnosticar falhas nas atividades de um terminal intermodal de contineres,

apresentando a tcnica supracitada como uma metodologia bastante promissora para

modelar a operao de terminais porturios.

Segundo Palomino (1995), as redes de Petri so um modelo do tipo estado-

evento, onde cada evento possui pr-condies que vo permitir sua ocorrncia e ps-

condies, as quais so, por sua vez, pr-condies de outros eventos posteriores. As

redes de Petri coloridas so uma evoluo deste conceito, facilitando a adio de

informaes ao processo de modelagem.

Costa (2002) apresenta as redes de Petri como uma metodologia para avaliao

de desempenho de sistemas logsticos, destacando, inclusive, a potencialidade da

metodologia supracitada na avaliao de desempenho de terminais porturios.

Conforme Prata et al (2005), o emprego das redes de Petri coloridas permite uma

modelagem mais compacta e abrangente das operaes porturias.

31

CAPTULO 3

REDES DE PETRI COLORIDAS

No ano de 1962, Carl Adam Petri defendeu na Alemanha, na Faculdade de

Matemtica e Fsica da Technical University of Darmstaldt, sua tese de doutorado,

sendo esta intitulada de Kommunikation mit Automaten (ou, em portugus,

Comunicao com Autmatos).

Anos depois, em um perodo situado entre o trmino da dcada de sessenta e

incio da dcada de setenta, Anatol W. Holt, fascinado pela originalidade do trabalho

proposto por Petri, reuniu-se com um grupo de pesquisadores do renomado

Massachussetts Institute of Tecnology MIT, situado nos Estados Unidos da Amrica.

O resultado desta parceria foi a idealizao das bases da teoria das redes de Petri como a

conhecemos hoje.

Desde ento, a teoria das Redes de Petri no tem parado de se expandir.

Pesquisadores do mundo todo tm trabalhado tanto com o desenvolvimento e

aprimoramento desta tcnica, como com sua vasta gama de aplicaes. Modelos

baseados nas redes de Petri so amplamente empregados em diversos campos de

conhecimento, dentre os quais podemos destacar as telecomunicaes, os sistemas de

manufatura e os sistemas de transportes.

Com a ampliao do desenvolvimento e da aplicao das redes de Petri na

modelagem de sistemas, muitos foram os estudos realizados objetivando mitigar as

limitaes da metodologia supramencionada. A concepo das redes de Petri de alto

nvel, dentre as quais se podem destacar as redes de Petri coloridas (RPC), ilustra o

grande progresso terico nesta direo.

As redes de Petri coloridas foram idealizadas por Kurt Jensen, pesquisador da

Universidade de Aarhus, na Dinamarca. Seu artigo, datado do ano de 1981, intitulado

Coloured Petri Nets and the Invariant Method foi um trabalho promissor, que induziu

uma srie de estudos sobre colorao das fichas.

32

Este captulo destina-se a fazer uma breve introduo sobre as redes de Petri

coloridas, buscando enfatizar a aplicabilidade dos conceitos explicitados. A estrutura do

captulo ser dividida em cinco sees, explicitadas a seguir.

Na primeira seo so apresentados conceitos bsicos para compreenso das

redes de Petri coloridas, tais como a teoria de sistemas a eventos discretos e as redes de

Petri ordinrias. Na segunda seo, as redes de Petri coloridas so apresentadas

informalmente e, na terceira seo, elas so apresentadas formalmente. A quarta seo,

por fim, introduz o conceito de multi-conjunto.

3.1 CONCEITOS BSICOS 3.1.1 Sistemas a eventos discretos

Um sistema um conjunto de partes, que interagem entre si, visando a

consecuo de um objetivo comum. De certo modo, este um conceito bastante

relativo, pois a delimitao de um sistema uma atividade subjetiva e depende sempre

de algum referencial. Por mais que se esforce em delinear um sistema, sempre existiro

sistemas que o englobam e sistemas englobados por ele.

De acordo com Palomino (1995), todo sistema apresenta os seguintes

componentes listados a seguir.

(i) Fronteiras: So os limites do sistema, que podem ter existncia fsica ou apenas

uma delimitao imaginaria para efeito de estudo.

(ii) Subsistemas: So os elementos que compem o sistema.

(iii) Entradas (inputs): Representam os insumos ou variveis independentes do sistema.

(iv) Sadas (outputs): Representam os produtos ou variveis dependentes do sistema.

(v) Processamento: Engloba as atividades desenvolvidas pelos subsistemas que

interagem entre si para converter as entradas em sadas.

(vi) Retroao (feedback): a influncia que as sadas do sistema exercem sobre as

suas entradas no sentido de ajust-las ou regul-las ao funcionamento do sistema.

33

Dada a complexidade de qualquer sistema, por menor que seja a delimitao

dada a este por aquele que o analisa, o nmero de variveis envolvidas no seu

funcionamento to grande que realizar uma anlise completa de tal conjunto de partes

pode ser uma tarefa impossvel. Sendo assim, cabe ao analista, aps a delimitao e

concepo do sistema, ponderar sobre quais variveis so mais representativas do

fenmeno que se pretende estudar. Tal conduta remete ao conceito de modelo, ou seja, o

modelo uma representao simplificada do sistema.

Em engenharia, existe uma ampla gama de sistemas nos quais se pode

estabelecer uma relao entre as taxas de variao das suas variveis de estado,

permitindo que tais sistemas sejam modelados por equaes diferenciais. Entretanto,

existem categorias de sistemas cuja complexidade limita ou impossibilita sua

representao analtica.

Conforme Ramadge e Wonham (1989) apud Deifan (1999), os Sistemas a

Eventos Discretos (SED) so sistemas concebidos pelo homem (man made systems) e

cuja dinmica dirigida pela concorrncia de eventos discretos a intervalos irregulares e

desconhecidos.

Segundo Cardoso e Valette (1997), sistemas a eventos discretos so sistemas

modelados de tal sorte que as variveis de estado variam bruscamente em instantes

determinados e que os valores das variveis nos estados seguintes podem ser calculados

diretamente a partir dos valores precedentes sem ter que considerar o tempo entre estes

dois instantes. Neste caso, as equaes diferenciais se mostram ineficientes para

representar o comportamento do sistema, sendo requeridos outros mtodos de anlise.

Exemplos de SED so sistemas de manufatura, redes de computadores, sistemas

de telecomunicaes e sistemas de transportes. Dentre as tcnicas de modelagem de

SED, podem ser destacadas as redes de Petri, os autmatos, a teoria das filas e as

cadeias de Markov. Para um aprofundamento na teoria de Sistemas a Eventos Discretos,

vide Cassandras e Lafortune (1999).

34

3.1.2 Apresentao das redes de Petri Segundo Palomino (1995), as redes de Petri (RdP) so um modelo do tipo

estado-evento, onde cada evento possui pr-condies, que vo permitir sua ocorrncia,

e ps-condies, as quais so, por sua vez, pr-condies de outros eventos posteriores.

A tcnica em questo pode ser vista como uma evoluo do conceito da Teoria

dos Grafos, pois nas RdP existem dois tipos de ns, denominados respectivamente de

Lugar P, e Transio T, e dois tipos de arcos (Pre e Post). Deve-se salientar que

uma rede de Petri um grafo bipartido, ou seja, s existem arcos ligando ns do tipo P a

ns do tipo T e vice-versa.

Formalmente, uma rede de Petri uma qudrupla (Cardoso e Valette,1997):

R = 3.1

em que:

- P um conjunto finito de lugares de dimenso n;

- T um conjunto finito de transies de dimenso m;

- Pre: P x T N a aplicao de entrada (lugares precedentes ou incidncia anterior), com N sendo o conjunto dos nmeros naturais;

- Post: P x T N a aplicao de sada (lugares seguintes ou incidncia posterior).

importante ressaltar que, na literatura, a nomenclatura da rede de Petri

apresentada na equao 3.1 pode ser explicitada por rede de Petri ordinria ou rede de

Petri lugar-transio (RLT). Caso a RdP modele um sistema real, ou seja, possua um

significado fsico, a rede pode ser denotada rede de Petri interpretada e, caso contrrio,

pode ser chamada de rede de Petri no interpretada. Como este um trabalho voltado

para uma aplicao prtica da metodologia em questo na operao de sistemas de

transportes, assume-se, nesse momento, que todos os modelos constantes no texto se

referem a redes interpretadas.

Uma Rede de Petri marcada uma dupla:

N = 3.2

35

em que:

- R uma rede de Petri;

- M uma marcao dada pela aplicao M : P N.

A marcao um nmero inteiro no-negativo associado a cada lugar, sendo

representada por um vetor n-dimensional:

M = (m1, m2, ... mj)T 3.3

em que:

mj = o nmero de fichas do lugar pj.

A rigor, a marcao um vetor coluna, sendo o vetor transposto ao vetor linha

apresentado na equao (3.3). Na prtica, usual ser omitida a denotao de vetor

transposto.

De acordo com Palomino (1995), a marcao num determinado instante

representa o estado da rede de Petri ou, mais precisamente, o estado do sistema descrito

pela RdP; assim, a evoluo do estado do sistema corresponde a uma evoluo da

marcao, a qual causada pelo disparo de transies como veremos posteriormente.

Um exemplo de representao grfica de uma rede de Petri apresentado na Figura 3.1.

(a) (b) Figura 3.1: Exemplo do disparo de uma transio

Fonte: YAMADA et al, 2001.

Os crculos representam os lugares, o retngulo representa a transio, as setas

que saem dos lugares e chegam na transio representam Pre, as setas que saem da

transio e chegam nos lugares representam Post e os discos negros representam as

marcaes. A estas marcaes damos o nome de fichas.

Documents

MonoBAP.pdf