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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.
