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Enviar por e-mailDescrição do Negócio
A Arcelor Brasil negocia com fornecedores dispersos globalmente (principalmente da Austrália) o fornecimento anual de carvões para suas unidades produtivas no Brasil (CST, Belgo e Sol Coqueria Tubarão).
Uma vez definida a compra anual, é necessário programar o recebimento dos carvões a fim de garantir o abastecimento dos vários processos que os utilizam, quais sejam, as coquerias da CST e SOL e as sinterizações e os altos-fornos da CST e Belgo. Os carvões são transportados em navios (de diversos tamanhos), segundo rotas alternativas e estocados em pátio de armazenagem na forma de pilhas.
Nas coquerias, misturas de carvões de pilhas diversas são feitas para que uma certa qualidade do coque seja obtida. A programação do abastecimento deve ser coerente com as misturas planejadas ao longo do ano, de forma que se garanta a produção de coque segundo seus requisitos técnicos físicos-químicos de qualidade. Em termos práticos, a reprogramação de recebimento deve considerar os saldos contratuais de carvões ainda não transportados, dentro das vigências acordadas.
Além disso, é necessário programar o recebimento de forma a viabilizar a formação de um estoque de segurança de um mix de carvões tecnicamente apropriado para a produção de coque (dito estoque viável). Este estoque serve para amortizar o impacto de variabilidades no processo como, atrasos no recebimento e desvios na qualidade dos combustíveis recebidos. Em situações críticas, faz-se uso da compra spot.
O processo de abastecimento é bastante flexível. Além disso, está diretamente ligado ao problema de mistura (tanto da produção como do material em estoque), para o qual a flexibilidade é ainda maior; a ponto de um problema de natureza logística poder ser, com alguma facilidade, corrigido por um ajuste na produção. Em virtude disto, é grande o espaço de alternativas de programação e, consequentemente fundamental a seleção daquelas de custo mínimo.
O Desafio
Em 1999 a UniSoma desenvolveu para a CST o Módulo Embarque. Esta ferramenta, uma das primeiras escritas em linguagem AIMMS pela UniSoma, foi desenvolvida para uma única combinação processo x empresa: o conjunto de coquerias da CST. Com a incorporação da CST pela holding Arcelor Brasil S.A., a partir de 2004, alguns processos gerenciais foram racionalizados. O planejamento integrado do abastecimento de combustíveis sólidos, para as várias subsidiárias da holding, por exemplo, foi centralizado na CST, já que esta unidade é, dentre as várias, a maior consumidora deste tipo de material.Dada esta nova realidade gerencial, e consequentes aumentos de complexidade e flexibilidade no processo de planejamento, a CST convidou a UniSoma para desenvolver uma nova versão do Módulo Embarque. O novo sistema, também desenvolvido através do Software AIMMS, foi posteriormente batizado Ábaco.
A Solução
O planejamento integrado da cadeia de abastecimento de combustíveis sólidos envolve, grosso modo, a resolução simultânea de três sub-problemas relacionados: a programação de embarque (ou desembarque) dos navios, o planejamento da produção de coque (ou de mistura de carvões) e o planejamento da estocagem dos carvões.
A programação de embarque deve balancear o fornecimento de carvões de alta e baixa qualidades ao longo do tempo, de forma que a produção de coque nas diversas coquerias seja garantida – o que é de fato obtido através do planejamento da produção de coque. Além disso, a programação de embarque deve propiciar a formação de estoques de segurança, como uma precaução às variabilidades dos processos de fornecimento – os carvões em estoque poderão ser utilizados antecipadamente sempre que necessário. Este sub-problema (Planejamento da Estocagem) também está integrado ao de Planejamento da Produção porque é possível, no curto prazo, alterar a mistura de produção para acertar a qualidade do coque, fazendo-se uso de carvões previamente planejados para serem utilizados no futuro. Além disso, é possível "precificar" o custo de formação do estoque de segurança, e seu impacto no custo logístico total.
Há navios com diferentes capacidades e diferentes números de porões. Os navios podem ser carregados com um ou mais carvões, a serem usados em uma ou mais combinações processo x empresa. Uma vez que um porão não pode ser carregado com carvões distintos ou com um mesmo carvão para empresas distintas, o problema foi modelado como de Programação Misto-Inteira (embora esta não seja a única razão que impediu que se o modelasse como um problema do tipo linear puro). Este modelo considera restrições diversas como, por exemplo, capacidades de estocagem em pátios diversos (segundo custos diferenciados), a durabilidade dos carvões e a necessidade de combustíveis para processos de consumo pré-definidos (ou seja, cuja programação de consumo não é deixada a cargo do modelo matemático, como o consumo de antracitos na sinterização e de carvões de injeção nos altos-fornos).
No processo de otimização, as soluções são escolhidas segundo o critério de minimização do custo logístico global, o qual considera tanto custos diretos (compra, frete, estocagem, etc.) como custos relacionados às violações de algumas restrições (necessárias para viabilizar a obtenção de soluções factíveis). Essas violações são controladas através de penalidades.
O Ábaco foi conectado a um banco de dados da área de redução da CST (Oracle RDB) para a extração das informações relativas às qualidades dos carvões. Foi também integrado ao CBSOL, sistema de controle das várias etapas de transporte dos combustíveis, para a leitura dos desembarques já programados e informações relativas aos contratos em vigência e para a exportação da nova programação de embarques.
Para o curto prazo outro módulo baseado em AIMMS foi desenvolvido: o de programação da mistura de carvões (chamado MIX). O principal objetivo do MIX é estabelecer as sequências de misturas de acordo com as especificações de produção de coque requeridas – o modelo considera as qualidades reais das pilhas disponíveis nos pátios de estocagem (obtidas através de análises e ensaios) ao invés do Ábaco que trabalha com qualidades previstas. Há uma integração funcional entre os Módulos Ábaco e MIX: a mistura definida pelo Ábaco é perseguida pela do MIX, como um de seus vários critérios de otimização (o problema foi modelado como de programação multi-objetivos), de forma a se evitar problemas futuros, pelo uso sem critério dos carvões de melhor qualidade disponíveis.
Em suma, o Ábaco é uma ferramenta completa e flexível que:
» Gera o plano de embarque dos carvões em cada navio através das diferentes rotas disponíveis;
» Cria planos de cargas combinadas de carvões para atendimento de diferentes misturas (modelo multi-coquerias);
» Gera planos de embarque combinado e utilização de carvões PCI;
» Controla as participações dos carvões nas misturas e na geração de estoques viáveis;
» Considera os trade-offs entre os custos de compras, multas contratuais, transporte, estoques (custo financeiro, pátio de terceiros, etc) e penalizações das restrições de produção e estocagem;
» Permite a priorização das diferentes restrições e definição de níveis de violação;
» Otimiza a evolução do estoque de cada carvão ao longo do horizonte, de acordo com restrições de durabilidade, viabilidade para produção e segurança;
» Identifica oportunidades comerciais (compra no spot, não atendimento do compromisso de compra, multas, etc).
