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Casos em Siderurgia

SIMAE – Sistema de Planejamento Otimizado da Matriz Energética da CST


Desenvolvido em 2003 para a CST, o SIMAE dá suporte à geração dos planejamentos mensais das áreas de redução e de utilidades. É utilizado ainda para análises de caráter estratégico.


Descrição do Negócio


Em empresas siderúrgicas integradas, como é o caso da CST, o balanço da matriz energética depende diretamente do balanço das matérias primas adquiridas, dos "co-produtos" derivados de seus processos e das utilidades consumidas nas várias etapas de produção de aço.

As baterias de coqueificação produzem, por exemplo, não só o coque, principal combustível utilizado no processo de redução em altos-fornos, como também o alcatrão e o COG (Coke-Oven Gas), co-produtos utilizados em centrais térmicas na geração de energia elétrica. Neste caso, a disponibilidade futura de energia elétrica depende diretamente da política de produção interna de coque (alternativa a de compra de coque externo). Este exemplo ilustra a interdependência dos processos em uma usina e mostra que uma tomada de decisão embasada deve levar em conta eventuais recuperações econômicas com a produção de co-produtos.

O escalonamento diário da produção de alguns equipamentos também têm influência na matriz energética. Uma "Fábrica de Oxigênio" pode ser ajustada para produzir criogênicos (O2, N2 e Ar) em estado líquido: desta forma é possível garantir a formação de um estoque estratégico de líquidos para vaporização no momento de uma manutenção preventiva da unidade geradora de utilidades. Num outro exemplo, um forno de calcinação pode ser desligado para minimizar a aquisição externa de energia elétrica durante a parada de uma central térmica.

Desequilíbrios momentâneos nos mercados de energia elétrica podem gerar oportunidades. Durante a crise do "apagão" em 2002, por exemplo, quando uma queda na capacidade de geração de energia elétrica a nível nacional causou elevações consideráveis de preço, muitas companhias beneficiaram-se com a venda de parte de sua capacidade de geração no mercado livre.

De forma geral, há uma série de flexibilidades de aquisição de insumos, de configuração dos processos internos de produção, e de venda de derivados que podem e devem ser trabalhadas de forma integrada para se promover a otimização do balanço energética da planta.


O Desafio


Na CST, o processo de planejamento da matriz energética era realizado com o suporte de planilhas eletrônicas. Sua direção executiva, contudo, reconhecendo a complexidade e a dinamicidade de sua matriz, decidiu financiar o desenvolvimento de uma ferramenta de planejamento mais sofisticada, baseada nos princípios da representação integrada de seus processos e otimização.

O maior desafio deste projeto foi o de estabelecer um modelo genérico de representação dos diversos processos produtivos que têm influência direta ou indireta no balanço de energia da empresa, assim como dos condicionantes técnico-operacionais referentes a estes processos.


A Solução


Para atender o desafio que lhe foi apresentado pela CST, a UniSoma desenvolveu o sistema SIMAE. O SIMAE é um Sistema de Suporte à Decisão que contém uma "inteligência computacional", na forma de um modelo de programação matemática (Programação Misto-Inteira), para a geração automática e otimizada do planejamento da matriz energética. Seu modelo de otimização contém representações genéricas de produtos e processos, assim como de todas as restrições técnico-operacionais relevantes ao problema de balanço integrado de utilidades. O sistema gera soluções de tal forma que para cada período do horizonte são explicitados os níveis ótimos de (a) de atividades dos processos com impacto direto ou indireto no balanço da matriz energética, (b) de compra e venda de matérias primas, produtos derivados e utilidades, (c) os planos de consumo e/ou geração dos vários produtos nos mais diversos processos/recursos e (d) de estocagem dos vários produtos.



No SIMAE o critério de busca de soluções é o econômico. Em contrapartida, questões de segurança, qualidade e meio-ambiente são nele garantidas através de "restrições fortes".


O SIMAE possui uma funcionalidade "comparativo econômico de casos", que permite a avaliação do impacto econômico de ações operacionais e estratégicas como, por exemplo, a programação de paradas para manutenção, investimentos em novos equipamentos e fechamento de novos contratos de compra ou venda de matérias-primas.

O SIMAE permite ainda análises paramétricas diversas. Uma delas é a "Análise Paramétrica Compra", através da qual é possível determinar o preço "justo" de compra de um insumo (ou preço de substituição).

Benefícios


Através do SIMAE percebeu-se um incremento na produtividade dos planejadores de mais de 75%, pela redução no ciclo completo de geração de um plano (cerca de 30 minutos atualmente). Além disso, o SIMAE foi intensamente utilizado no planejamento das expansões da CST realizadas a partir de 2003.

Comentários do Cliente


"O SIMAE tem sido de grande ajuda para a avaliação da melhor configuração da matriz energética da CST, além de contribuir também na seleção das melhores datas para execução das manutenções programadas dos equipamentos."
Alencar Avelar Scarpe - Gerente de Planejamento de Produção do Departamento de Metalurgia e Planejamento da Produção da CST - 28 de abril de 2004

Sobre a AMT


A anteriormente CST, hoje AMT, é uma empresa da ArcelorMittal Brasil, juntamente com a ArcelorMittal Longos (incluindo Acindar da Argentina) e ArcelorMittal Vega. É uma das maiores siderúrgicas da América Latina e responsável por cerca de 12% da produção mundial de placas. Ostenta um dos mais baixos custos de produção de aço do mundo, com excelência operacional e localização estratégica na cidade de Vitória-ES.