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Descrição do Problema
O cimento Portland é um aglomerante hidráulico produzido a partir de matérias-primas diversas como calcário, gesso e adições. Basicamente o processo de produção se divide em duas etapas: calcinação do calcário, previamente moído para formação do clínquer (matéria prima fundamental para produção do cimento), e, posteriormente, a moagem do clínquer com proporções adequadas de gesso e adições (filller calcário, escórias siderúrgicas e pozolanas).
O mercado de cimento brasileiro foi da ordem de 46,4 milhões de toneladas em 2007 e vem crescendo em tamanho e complexidade. A rede de fornecedores é crescente, as possibilidades de alocação da produção são diversas.
A Votorantim Cimentos possui um plano de investimentos de cerca de 3,2 bilhões de reais até 2011. Portanto, é fundamental que a empresa otimize o seu planejamento estratégico, para evitar gastos desnecessários e, ao mesmo tempo, garantir o abastecimento do mercado.
A ferramenta que a Diretoria dispunha para o Planejamento Estratégico da Votorantim Cimentos era um modelo de programação linear baseado em planilha (What’s Best®). Este modelo permitia a elaboração de cenários de abastecimento de insumos e de distribuição de cimento. No entanto, não possibilitava análises mais completas, deixando que diversos investimentos fossem investigados simultaneamente. Ao contrário, cada cenário de expansão era fixado a priori, para então se verificar o impacto no Fluxo de Caixa total da empresa. A demora na análise de cada nova situação inviabilizava a realização de estudos mais extensivos e completos. Além disso, em virtude da volatilidade dos mercados, novos cenários e premissas se apresentam com frequência, demandando rápidas e robustas análises.
O Desafio
Buscando uma solução mais abrangente e robusta, a Votorantim Cimentos convidou a UniSoma para desenvolver uma ferramenta que permitisse a simulação dos vários cenários de expansão possíveis de seu parque produtivo. Este modelo deveria integrar, de forma otimizada, todo o "supply chain" da empresa, dos insumos até a distribuição do produto acabado, passando pela produção de cimento e a transferência de matéria-prima entre as unidades.
Além do desafio técnico, foi estabelecida pela Votorantim Cimentos uma meta de desenvolvimento e implantação: prazo recorde de 21 dias.
A Solução
Para enfrentar o desafio que lhe foi colocado, a UniSoma desenvolveu o VCPLAN, um modelo baseado em técnicas de Programação Misto-Inteiro Linear. A opção por este tipo de metodologia residiu na necessidade de que o modelo retornasse soluções otimizadas do ponto de vista global, segundo o critério de maximização do retorno sobre os ativos da empresa.
Para facilitar o trabalho dos analistas de negócio (usuários do modelo) foi incorporada à aplicação uma interface gráfica bastante amigável. Esta interface (a) permite o cadastro de novos fornecedores, unidades e centros de demanda, (b) parametrização completa do cenário analisado, (c) exportação e comparação de casos em ferramenta externa e (d) exibição na forma de tabelas, gráficos e mapas, dos vários aspectos da solução otimizada gerada.
A implementação foi realizada através da linguagem AIMMS, que é a ferramenta estado-da-arte para aplicações de tal natureza. Os diversos cenários são resolvidos através do CPLEX, que é o solver comercial de mais alta performance disponível no mercado. Através dele, cenários típicos, com modelos da ordem de 200.000 variáveis e 60.000 restrições são resolvidos, em laptops padrões de mercado, em menos de 1 minuto.
