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Casos em Siderurgia

Otimizador Tático e Estratégico da Cadeia de Fornecimento - AMT (ArcelorMittal Tubarão)


Baseado em Programação Misto-Inteira e integrado ao SAP APO® (Módulo SNP®), um modelo foi desenvolvido para a Otimização dos Planejamentos Tático e Estratégico da Cadeia de Fornecimento da AMT. Este modelo dá suporte ao cálculo otimizado e integrado dos planos de produção, distribuição, estocagem estratégica e vendas considerando a lucratividade por cliente assim como as capacidades logísticas e de produção para a AMT e sua subsidiária Vega do Sul.


Descrição do Problema


Em agosto de 2004, a AMT (então CST, unidade da Arcelor Brasil S.A) deu início a seu plano de expansão de capacidade de 5 milhões para 7,5 milhões de toneladas ao ano, incluindo placas e laminados planos, através da construção de novas unidades produtivas, tais como um novo Alto-Forno, uma nova Coqueria (Coqueria SOL, de 1,5 milhões de tonelada ao ano de coque) e uma nova máquina de Lingotamento Contínuo.

O investimento correspondente de quase US$ 1,0 bilhão permitirá que a AMT retome sua posição no mercado internacional de placas – desde outubro de 2002 parte da sua produção de placas tem sido utilizada num Laminador de Tiras a Quente de 2 milhões de toneladas por ano.

No início de 2006, depois de uma análise conduzida pela IBM Global Business Services®, a AMT adotou o SAP – APO® como sua ferramenta de planejamento tático e estratégico. Naquele momento, a questões fundamentais a serem respondidas pelo novo Sistema eram (a) como vender a capacidade ampliada da AMT, de forma otimizada – ou seja, qual o novo mix de produção e (b) quais clientes (e em que nível de atendimento) deveriam ser selecionados de forma a se maximizar a lucratividade da empresa, dado o incremento de disponibilidade nas diversas áreas produtivas.

O Desafio


A AMT adotou o APO® devido a sua integração nativa com o ERP da SAP®, assim como as suas funcionalidades transacionais como "workflow" e "middleware" embutido. Percebeu, todavia, que alguns de seus requisitos do negócio não poderiam ser representados dentro do SNP® ("Supply Network Planning"), um dos Módulos do APO® selecionados para a implantação. A otimização do mix de matérias-primas (aço líquido e sucatas) nos convertedores e a seleção da lista de clientes baseada no critério de lucratividade são exemplos de tais lacunas funcionais. Em virtude disto, a UniSoma foi convidada para desenvolver um componente de otimização alternativo ao "engine" nativo do SNP® que atendesse os requisitos de todas as áreas envolvidas (Planejamento da Produção, Logística e Vendas) nos processos de planejamento da cadeia de fornecimento.

A Solução


Um modelo genérico de Programação Misto-Inteira baseado na linguagem AIMMS foi desenvolvido para suportar 2 aplicações similares. Ambas baseiam-se na representação da cadeia de fornecimento da AMT, incluindo localidades como plantas produtivas, centros de distribuição, filiais e clientes e linhas de transporte conectando essas localidades. O primeiro uso da aplicação (chamado "Passo 0") foi projetado para o Departamento de Vendas da AMT. Trata-se, de fato, de uma ferramenta de S&OP ("Sales and Operations Planning") que auxilia o pessoal da área comercial a definir a lista de clientes ótima, do ponto de vista da maximização da margem de contribuição. O sistema considera restrições como capacidades produtivas e o mix de produtos dos clientes – o modelo garante, para cada cliente selecionado, o atendimento de seu mix de produtos, sejam eles mais ou menos lucrativos. Já o "Passo 1" foi concebido para o Departamento de Planejamento da Produção da AMT. Ele suporta a geração do Plano Empresarial, segundo "time buckets" mensais, e por um horizonte de até 5 anos.

Os "Passos" são iniciados sob demanda do usuário a partir do SNP®: os dados de entrada dos modelos são transferidos do SNP® para o Otimizador através de uma base de dados volátil Oracle®; de forma análoga, os resultados são enviados de volta pelo modelo para o SNP através desta mesma base. A interface entre o SNP® e o AIMMS é feita através do XI® (SAP Exchange Infraestructure®), a ferramenta NetWeaver® da SAP® para integração de processos. A integração tecnológica entre o SAP-APO® e o Otimizador baseado em AIMMS foi definida de acordo com o seguinte esquema:

Solução

Como o diagrama ilustra, o Otimizador é utilizado como um componente externo de otimização (rodando em um servidor de otimização independente). Os dados são transferidos através de uma base de dados temporária Oracle®. A "Mensagem de Chamada" é uma Chamada Web Service através da qual SAP-XI® invoca o Otimizador. "A" é um Web Service que recebe a mensagem de chamada e inicia o AIMMS através de um Objeto COM ("B"). Uma vez que a rodada tenha sido feita, uma mensagem de notificação é enviada de volta para o XI®. A solução é baseada numa combinação da Tecnologia de Agentes do AIMMS com sua funcionalidade Web Service, garantindo e permitindo rodadas simultâneas dos "Passos" 0 e 1.

Outro aspecto importante do projeto de integração diz respeito ao mapeamento dos modelos de dados do SNP® e do Otimizador, ou seja, o Modelo de Integração de Dados. O modelo de dados do Otimizador foi desenvolvido de acordo com o do SNP® já que o modelo de dados do SNP® é fechado. Para a maior parte dos dados de entrada do Otimizador foi encontrada uma correspondência direta dentro do modelo de dados do SNP® (isto é, parâmetros com as mesmas chaves primárias). Exceções foram tratadas através de recursos de customização do SNP® como tabelas Z e planning books.


Comentários do Cliente


"O projeto está em andamento desde maio de 2006 e nesse período os consultores da UniSoma desenvolveram e validaram os protótipos operacionais da Simulação de Carteira e do Plano Empresarial. Além da geração dos planos otimizados, a ferramenta permite análises para a identificação de oportunidades nas variações de demanda, preços praticados e aquisição de materiais, avaliando seus impactos no mix de produção, na carteira selecionada e no atendimento da demanda."
Marcia Schwarz de Assis - Gerente do Projeto - 10 de novembro de 2006

"O Otimizador desenvolvido pela UniSoma é considerado o coração do sistema, a parte mais importante do projeto. É ele que otimiza a demanda com base na rentabilidade dos clientes , requisito que não encontramos em nenhum pacote. É ele que vai dizer quais são os clientes mais rentáveis de aços planos da CST e Vega do Sul."
Marcia Schwarz de Assis - Gerente do Projeto - 11 de abril de 2007


Desdobramentos


Os resultados gerados pelo OtimizadorTático e Estratégico da Cadeia de Fornecimento (a produção da aciaria, por exemplo) são utilizados como input para o planejamento, em uma segunda etapa, dos recursos das Áreas de Redução (ex: Coquerias, Sinterização) e de Utilidades, (ex: Fábricas de Oxigênio, Fornos de Calcinação). Esse planejamento era suportado por uma versão customizada da Solução de Supply Chain Planning da PeopleSoft® que, por não conter funcionalidades de otimização, não garantia o tratamento simultaneamente integrado de todos os recursos e materiais envolvidos. Em consequência disso, os usuários tratavam o problema de forma iterativa, realizando o planejamento de cada área isoladamente. Esse procedimento consumia valioso tempo de análise, inviabilizando simulações de cenários e reprogramações, e não permitia a identificação de oportunidades econômicas.

Em Janeiro de 2009, a ArcelorMittal Tubarão convidou a UniSoma a desenvolver e implantar um modelo matemático, integrado à solução SAP® e ao Otimizador Estratégico, que substituísse o módulo de Supply Chain Planning da PeopleSoft® e realizasse o balanço integrado e otimizado das áreas de Redução e de Utilidades.

Além da geração dos planos otimizados, a ferramenta desenvolvida viabiliza a identificação de oportunidades de compras de insumos e de venda de excedentes e/ou co-produtos (como energia elétrica e alcatrão, por exemplo).

Sobre a ArcelorMittal Tubarão


A 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.