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Casos em Agroindústrias

Dyfor - Formulação Dinâmica de Rações


Em meados de 2001 foi implantado na Sadia o Sistema Dyfor, para o planejamento otimizado da produção de rações para todas as suas fábricas.

Descrição do Problema


A produção de aves e suínos na Sadia é baseada no Sistema de Integração. Segundo este esquema, a empresa fornece para seus "integrados" todos os recursos necessários à produção dos animais (como rações, assistência técnica e financiamentos) até o momento de seu abate, remunerando-os de acordo com a performance dos lotes sob seu manejo. Tal modelo impede que a cadeia produtiva fique dependente de financiamentos bancários e/ou subsídios e é largamente utilizado por outras empresas produtoras de aves e suínos no Brasil.

Em 2007, a Sadia contava com 6 mil integrados na produção de frangos de corte e 4 mil na de suínos. No caso de aves, 100% da produção foi garantida pelo Sistema de Integração; no de suínos, este nível atingiu o valor de 40%, sendo os 60% restantes fornecidos por produtores independentes ou em regime de parceria com a Sadia. A tabela a seguir resume as produções e as capacidades instaladas da empresa neste mesmo ano.

Atividade Unidade de Medição Produção Capacidade
Aves milhões de unidades 751,9 776,0
Suínos milhões de unidades 4,4 5,0
Rações milhares de toneladas 5.242,7 5.515,4



As rações são produzidas de acordo com os requisitos nutricionais demandados pelos vários tipos de animais, nos seus diversos estágios de crescimento. Em rações iniciais e de crescimento de aves, por exemplo, utiliza-se gorduras com elevados índices de ácidos graxos insaturados, como as encontradas em óleo de soja. Em contrapartida, nas rações finais, aumenta-se a participação de gorduras saturadas (ex.: sebo), que garantem a qualidade da gordura da carcaça.

Além disso, o conteúdo de potássio deve ser controlado, para evitar diarréias durante a engorda. Matérias-primas de origem vegetal podem estar contaminadas com fungos de forma que, num certo nível, podem propiciar o surgimento de micro-toxinas, com impacto danoso na conversão alimentar; para evitar isto, ácidos orgânicos são incluídos nas rações. Por outro lado, o uso de farelos de soja integral ou óleos de soja melhora a digestibilidade de gorduras "duras".


O Desafio


Em 1985, com a oportunidade decorrente da rápida disseminação de micro-computadores, a UniSoma desenvolveu o Sistema Multifor (plataforma Microsoft DOS©), para a otimização "simultânea" de múltiplas formulações sujeita à disponibilidade restrita (na forma de estoques) dos diversos ingredientes. Além de otimizar "globalmente" o uso dos insumos escassos, a ferramenta dava suporte à análises (1) de sensibilidade da solução obtida e (2) de variação dos custos das matérias-primas (paramétrica). Mais de trinta cópias do Multifor foram licenciadas para diversas empresas produtoras de ração e de pré-mix, tais como: Sadia, Perdigão, Chapecó, Agroceres e M. Cassab. No início da década de 90, com o surgimento de bases de dados relacionais, uma nova versão do aplicativo foi desenvolvida. A base de informações deste novo sistema foi construída em ZIM.

Na última década a UniSoma consolidou a adoção do software AIMMS como sua plataforma padrão de desenvolvimento de Sistemas de Planejamento Avançado (APS). Em 2000 a UniSoma propôs para a Sadia um completo refactoring do Multifor em linguagem AIMMS.


A Solução


Em termos do modelo de cálculo da formulação das rações, as principais inovações estabelecidas para esta migração foram as seguintes:

»  Programação Multi-Fábricas: ampliação do modelo matemático para que ele pudesse garantir a otimização de múltiplas formulações em várias fábricas de rações, observadas as possibilidades de transferência de matérias-primas;
»  Programação de Compras: representação das alternativas de suprimento das diversas fábricas a partir de fornecedores de insumos situados em localidades distintas, segundo preços e disponibilidades diferenciados;
»  Planejamento de Estocagem Estratégica (Multi-Períodos): modelagem das possibilidades de estocagem de insumos nas plantas (e em armazéns de terceiros) ao longo do tempo, decorrentes de hipóteses de variações sazonais dos custos de aquisição das matérias-primas nas diversas localidades, e segundo as capacidades finitas de armazenamento.


O novo sistema foi batizado com o nome Dyfor - Dynamic Formulation, devido à complexidade e amplitude dos problemas que ele trata, de forma integrada e otimizada.

A solução obtida através do Dyfor é aquela que minimiza o valor presente do custo total de formulação de rações. Desta forma, alcança-se uma solução de compromisso entre os custos de aquisição, de frete (transferência) e de estocagem. Além disso são observadas as seguintes restrições operacionais e de formulação para as várias rações:

»  Disponibilidades para compra de ingredientes nas localidades;
»  Limites de consumo de ingredientes por fábrica;
»  Capacidades de estocagem de ingredientes por fábrica;
»  Capacidades de transferência de ingredientes entre fábricas;
»  Requisitos nutricionais (faixas);
»  Relações entre valores nutricionais;
»  Limites de participação de ingredientes ou de grupos de ingredientes - com a possibilidade de especificar uma dosagem mínima de um ingrediente, caso o sistema decida por utilizá-lo na formulação

O Dyfor permite também o cadastro de equações de predição, fórmulas para o cálculo de valores nutricionais que são derivados de outros valores nutricionais previamente conhecidos. Através deste recurso é possível definir, por exemplo, a seguinte fórmula de cálculo para o milho:

LisinaTotal[%] = 0,064[%] + 0,024*ProteínaBruta[%]

Os Benefícios


O Dyfor tem sido utilizado pela Sadia desde 2000 para a programação de formulações de rações de todas as suas fábricas. Dá ainda suporte à elaboração de orçamento anual.

Os ganhos efetivamente percebidos pela Sadia com o Dyfor não foram mensurados monetariamente, uma vez que a Sadia anteriormente já fazia uso do Multifor - embora esta ferramenta não fosse tão ampla e versátil quanto a nova aplicação. Além disso, nem todas as funcionalidades do Dyfor foram efetivamente exploradas até hoje, como é o caso da programação multi-períodos, de cujos estudos realizados pela UniSoma indicaram potenciais de redução de custos de até 4%.

De qualquer forma, o uso continuado do Dyfor por praticamente uma década, com suporte da UniSoma, é comprovação clara do cumprimento dos objetivos que se propôs resolver através de sua implantação.


Sobre a Sadia


Empresa agroindustrial e produtora de alimentos, a Sadia apresentou uma receita líquida de R$ 9,8 bilhões em 2007. É uma das maiores produtoras mundiais de carnes in natura (frangos, suínos e perus) e de produtos industrializados (margarinas, massas, pratos prontos congelados, sobremesas e derivados de proteínas animais) e uma das líderes nacional em exportação de produtos derivados de aves. Sua estrutura operacional é composta por 14 unidades industriais, 2 agropecuárias, 16 centros de distribuição e diversas filiais de venda, presentes em 14 estados brasileiros e na Europa. A Sadia foi eleita por quatro vezes (2001, 2003, 2004 e 2005) a marca mais valiosa do setor de alimentos brasileiro (Interbrand).


Curiosidade


Na década de 40, George B. Dantzig introduziu o algoritmo Simplex, para a resolução de problemas representados sob a forma de modelos matemáticos de programação linear. O problema de dieta alimentar de custo mínimo foi o primeiro exemplo por ele utilizado na aplicação do método. Este problema de formulação única é hoje em dia facilmente resolvido através do uso de planilhas Excel. Todavia, o solver não é robusto o suficiente para resolver problemas de maior complexidade, como é o caso do Dyfor.