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A Utilização da Simulação para Análise e Escolha de Modal de Transporte

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A Utilização da Simulação para Análise e Escolha de Modal de Transporte Carlos Cesar de Moraes Santos (COPPE/UFRJ) Ilton Curty Leal Jr (PPGEN/UFRRJ)
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A Utilização da Simulação para Análise e Escolha de Modal de Transporte Carlos Cesar de Moraes Santos (COPPE/UFRJ) Ilton Curty Leal Jr (PPGEN/UFRRJ) Virgílio José Martins Ferreira Filho (COPPE/UFRJ) Resumo O gerenciamento efetivo da cadeia de suprimento tem fundamental importância para a maximização do valor global gerado por uma empresa. A simulação computacional pode ser utilizada de modo que os gestores tenham a possibilidade de tomar decisões frente a problemas de natureza complexa. Diante do contexto de necessidade de integração e exigência de melhor desempenho o presente trabalho tem por objetivo apresentar um caso prático de aplicação de simulação utilizando-se o sistema ProModel, seguindo-se os passos básicos para o desenvolvimento de um projeto. A situação envolve a mudança da planta de fabricação de uma grande empresa do ramo de higiene pessoal, do estado de São Paulo para Recife. Nesta situação observa-se um grande impacto nos custos de transporte e disponibilidade de matéria-prima para produção. Palavras-chave:Simulação, Cadeia de Suprimentos, Transporte Multimodal 1. INTRODUÇÃO Cada vez mais as empresas têm buscado a melhoria de seus processos, redução de custos e melhor aproveitamento de seus recursos. A forte concorrência aliada às mudanças radicais proporcionadas pela globalização e desenvolvimento da tecnologia tem impulsionado às empresas a buscarem soluções que permitam uma melhor performance e desempenho. A melhoria de produtividade passou de desejo a necessidade, num mundo cada vez mais marcado pela globalização de mercados e pela velocidade de tecnologia da informação, onde as empresas vencedoras são aquelas que respondem de forma rápida e flexível às necessidades de seus clientes. As empresas que se destacam pela excelência logística utilizam intensivamente tecnologias, como por exemplo a simulação computacional que tem se destacado como uma das ferramentas de crescente utilização de gestão. Neste trabalho a simulação é utilizada como ferramenta para análise do modal de transporte mais adequado. É estudado um caso que contempla o transporte de grande quantidade de material entre pontos distantes. Devido as localizações dos pontos a serem interligados e as características do produto, uma análise prévia apontou que os modais que mais se adequam a situação são os modais rodoviário e marítimo. São consideradas duas possibilidades, abordando estes dois modais de transporte. A primeira considera exclusivamente o transporte rodoviário e a segunda contempla a integração dos modais marítimo e rodoviário. O modal rodoviário apesar de apresentar uma maior segurança em termos de confiabilidade no prazo de entrega possui custos elevados quando aplicado a longas distâncias. No caso da multimodalidade citada os custos podem ser reduzidos em percentual significativo conforme apresentado nos resultados deste estudo. 1 O presente artigo está organizado da seguinte forma. Na seção 2 se faz um breve resumo da metodologia utilizada a simulação. A seguir se situa o problema a ser tratado dentro do contexto de cadeia de suprimento e transportes. A seção 4 desenvolve o estudo de caso citado acima. Finalmente as conclusões do estudo são apresentadas. 2. SIMULAÇÃO Cada vez mais a simulação se destaca como uma poderosa ferramenta no desenvolvimento de sistemas mais eficientes e no apoio à tomada de decisão (SALIBY; 1999). Pode se dizer que a simulação consiste no processo de experimentação, através do desenvolvimento de um modelo que replica o funcionamento de um sistema real ou idealizado, para determinar como o sistema responderá a mudanças em sua estrutura, ambiente ou condições de contorno (HARRELL ET AL, 2002). Um modelo é a representação real de um sistema. Deve conter informações suficientemente detalhadas para responder aos propósitos da simulação. Um evento é uma ocorrência que muda o estado do sistema. Os modelos são abordados como de eventos discretos ou contínuos. Modelos de eventos discretos representam os componentes de um sistema e suas interações. Como por exemplo, a chegada de um recurso para um determinado serviço, o começo ou o final da atividade. Um evento discreto é uma ação instantânea que ocorre em um único momento (HARRELL ET AL, 2002). Em contraste, modelos de eventos contínuos representam sistemas cujos estados são baseados em variáveis dependente que mudam continuamente com o passar do tempo (BANKS ET AL, 2001). 2.1.Projeto da simulação Um projeto de simulação consiste no processo de construção de um modelo que pode ser dividido em etapas. Definições similares a dos passos descritos a seguir podem ser encontradas em LAW & KELTON (2000) e BANKS ET AL (2001). - Formulação do problema e definição dos objetivos: Todos os estudos em simulação começam com a formulação do problema. Esta definição deve ser devidamente acordada e entendida entre as partes envolvidas (clientes e os construtores do modelo). Os objetivos de um estudo de simulação fluem naturalmente a partir da definição do problema (HARRELL ET AL, 2002). - Formulação e planejamento do modelo: Um plano inicial deve identificar os dados necessários, fontes de informações e os meios para obtê-los. O foco principal deve ser a captura destas condições e fatos que deverão servir de suporte para os objetivos do estudo. O modelo deve ser bem planejado de modo que suas saídas se tornem boas respostas para os tomadores de decisão. - Coleta de dados: A coleta de dados é um processo contínuo. À medida que o estudo de simulação progride os dados macro serão incorporados ao modelo e a coleta de micro dados receberá atenção crescente. Segundo LEEMIS (2003) existem duas abordagens a respeito da coleta de dados. A primeira é a clássica onde os dados são disponíveis para a coleta imediata. A segunda trata de uma abordagem exploratória onde o construtor do modelo não possui dados à mão e por isso deve elaborar meios de obter as informações envolvendo as pessoas que fazem parte do processo. A primeira abordagem é melhor em termos de controle e confiabilidade e a segunda em termos de custo. - Desenvolvimento do modelo: O modelo normalmente iniciará como uma abstração conceitual do sistema, com crescentes níveis de detalhes adicionados à medida que se procede 2 o seu desenvolvimento. O modelo conceitual se tornará um modelo lógico no instante em que o processamento de eventos e os relacionamentos entre os eventos estejam definidos(harrell ET AL, 2002). - Verificação: O modelo está pronto para ser verificado quando ele funciona da maneira como o construtor do modelo pretendia. Pode ser efetuada rodando-se a simulação e monitorando-se de perto sua operação. - Validação: A validação deve ser um esforço cooperativo em equipe entre o construtor do modelo, potenciais usuários e pessoas envolvidas com a operação real do sistema. Em geral, o construtor do modelo faz uma exposição para validar a forma como ele se relaciona com o sistema existente. - Experimentação: Esta é a fase na qual as diversas alternativas serão testadas. Além disso, podem ser traçados os cenários para análise de sensibilidade do tipo What if, para avaliar os efeitos de possíveis alterações antes que ocorram no sistema real. - Análise dos resultados e apresentação: Os resultados de saída devem ser documentados para cada configuração do modelo. Nesta fase o construtor do modelo deve se preocupar em documentar não apenas a alternativa que apresenta o melhor resultado, mas também registrar outras alternativas que permitam a observação de tendências que podem sugerir considerações adicionais. - Implementação: Nesta fase será implementada a alternativa definida O sistema de simulação ProModel O Promodel é uma ferramenta de simulação e animação, desenhada para modelagem de processos de diversos tipos (HARRELL & PRICE, 2003). A ferramenta disponibiliza elementos pré-definidos que permitem modelar uma grande variedade de processos. Em situações especiais, ainda é possível incluir linhas de programação. São ainda disponibilizadas pelo sistema várias funções de distribuição de probabilidades, que permitem modelar diferentes situações da realidade. O desenvolvimento do modelo é gráfico e orientado ao objeto. Todos os resultados de simulação podem ser visualizados com informações gráficas agrupadas por tipo de objetivo ou apresentada em formato de planilha permitindo um acesso rápido e intuitivo. 3. CADEIA DE SUPRIMENTOS E TRANSPORTE 3.1. Cadeia de Suprimentos Uma cadeia de suprimentos engloba todos os estágios envolvidos, direta ou indiretamente, no atendimento de um pedido ao cliente e tem o objetivo de maximizar o valor global gerado, que pode ser entendido como a diferença entre o valor do produto final para o cliente e o esforço realizado por toda a cadeia para atender o seu pedido (CHOPRA & MEINDL, 2003). A crescente competitividade no mundo dos negócios aliada às mudanças radicais proporcionadas pela globalização da economia e incremento de tecnologia tem levado as empresas a se preocuparem e se aprofundarem em estudos de identificação, avaliação e comparação de alternativas operacionais. A distribuição física deve preocupar-se com localização estratégica, porque custos adicionais de estocagem podem ser compensados por menor custo global de transporte ou vice-versa. Tudo isso, é claro focando nos clientes e na melhora do nível de serviço. De 3 acordo com BALLOU (2001) a administração da distribuição física é tarefa desenvolvida em três níveis: - Estratégico como deve ser nosso sistema de distribuição; - Tático como o sistema de distribuição pode ser utilizado da melhor maneira possível; - Operacional aplicação prática do sistema de distribuição. Para alcançar estes três níveis devem ser considerados a compensação nos custos, o conceito do custo-total e o conceito do sistema-total. As soluções globais, ou sistemas integrados, embasadas no uso intensivo da tecnologia da informação e possibilitando a disponibilização da informação em base de dados comum surgem como uma ferramenta para um contexto globalizado Transporte Para a maioria das empresas, o transporte é a atividade logística mais importante principalmente porque absorve, em média, de um a dois terços dos custos logísticos. A área de transportes tem importância fundamental no desenvolvimento econômico de um país. Várias são as modalidades de transporte utilizadas pelas organizações. O modal de transporte mais adequado varia com as atividades da rede logística, devendo ser determinado por alguns critérios, tais como: custo, tempo médio de entrega e perdas e danos. No Brasil, a partir da década de 1950, com o estímulo que houve a industria automobilística, as rodovias passaram a ser, em escala cada vez maior, o meio mais utilizado para o transporte de mercadorias, tendo uma participação muito importante na economia. Neste trabalho é estudado um caso que contempla o transporte de grande quantidade de material entre pontos distantes. Devido as localizações dos pontos a serem interligados e as características do produto, uma análise prévia apontou que os modais que mais se adequam a situação são os modais rodoviário e marítimo. São consideradas duas possibilidades, abordando estes dois modais de transporte. A primeira considera exclusivamente o transporte rodoviário e a segunda contempla a integração dos modais marítimo e rodoviário. O modal rodoviário apesar de apresentar uma maior segurança em termos de confiabilidade no prazo de entrega possui custos elevados quando aplicado a longas distâncias. No caso da multimodalidade citada os custos podem ser reduzidos em percentual significativo conforme apresentado nos resultados deste estudo. 4. APLICAÇÃO PRÁTICA DA SIMULAÇÃO O presente estudo de caso envolve uma situação de fornecimento de matéria-prima através de um único fornecedor na América Latina para uma grande empresa que atua no ramo de higiene pessoal. A planta do fabricante da matéria-prima está localizada na cidade de Niterói RJ e a unidade da empresa que compra este produto, neste trabalho denominada cliente, está situada em Ipojuca PE. Atualmente, a unidade do cliente localizada em São Paulo, é a responsável pela fabricação do produto final. Devido a fatores não tratados neste trabalho, a planta da cidade de Ipojuca será a responsável pelo processamento do produto. Desse modo, o transporte exclusivamente rodoviário que na situação anterior era plenamente justificado, passaria a ter um custo muito elevado, ocasionando perda de competitividade. Como forma de minimizar custos e ter um maior controle da cadeia de suprimentos, estão sendo consideradas as seguintes medidas: 4 - Utilização do modal marítimo em conjunto com o rodoviário na operacionalização do transporte; -Contratação de um operador logístico para gestão estratégica do ciclo de transporte, possibilitando uma visão global da cadeia de suprimento; - Contratação de um armador para o transporte marítimo por cabotagem. Neste trabalho, a simulação é utilizada como ferramenta para análise do novo fluxo de transporte com a introdução do modal marítimo, antes mesmo de sua implementação, em contrapartida a utilização do modal rodoviário O problema Os procedimentos descritos a seguir foram idealizados em esforços conjuntos envolvendo o construtor do modelo e as partes envolvidas. O ciclo de fornecimento inicia no momento do envase do produto na fábrica do Rio de Janeiro. O produto será colocado em contêineres do tipo isotanque e transportado via modal rodoviário até o porto do Rio de Janeiro. Os contêineres cheios permanecerão neste porto até a chegada do navio que fará o transporte até o porto de Suape. Atualmente o armador tem disponibilidade de dois navios para cabotagem. Os contêineres serão desembarcados no porto de Suape e transportados até a planta do fabricante do produto final, de acordo com a demanda. Neste momento será realizado o abastecimento do silo. Uma vez vazio, o contêiner é transportado via modal terrestre, de volta ao porto de Suape, onde aguardará o navio para transportá-lo até o porto do Rio de Janeiro. Após o desembarque, o contêiner vazio deverá ser levado até um local onde passará por um processo de limpeza. Depois disso, o contêiner retorna à planta do fabricante, onde novamente o produto será envasado e o ciclo novamente iniciado. A figura a seguir ilustra o processo acima citado: RIO DE JANEIRO PERNAMBUCO FABRICANTE CLIENTE N(7,2) DIAS PORTO DO RIO DE JANEIRO PORTO DE SUAPE N(5,2) DIAS LEGENDA: ESTAÇÃO DE LIMPEZA Fluxo Isotanque Cheio Fluxo Isotanque Vazio Figura 01: Fluxograma de suprimento da matéria-prima Fonte: Dados do Estudo 4.2. Objetivos De acordo com SALIBY (1999), a simulação é indicada para sistemas onde as conseqüências das relações entre seus diversos componentes não são conhecidas a priori e dificilmente traduzidas de uma maneira analítica. A partir do problema apresentado anteriormente foram definidos quatro objetivos principais para a simulação: 5 i. Estabelecimento de uma melhor compreensão sobre a natureza dos processos transporte, envase, abastecimento e limpeza dos isotanques, antes de suas implementações; ii. Definição da quantidade inicial de isotanques a serem adquiridos pelo fabricante e que serão introduzidos no ciclo. iii. Previsão do custo de armazenagem nos portos. Como só haverá estoque em processo, no tanque ou nos portos, devem ser estimados quantos dias são necessários, além dos dias livres cedidos, para permanência dos isotanques nos portos do Rio de Janeiro e Suape. Atualmente, existe um limite sem custo adicional de quinze dias de permanência no porto do Rio de Janeiro, e no porto de Suape de dez dias para isotanques cheios e de oito dias para isotanques vazios. Em função da necessidade, foi considerado neste estudo que não há a possibilidade de estoque de isotanques nos pátios do fabricante ou do cliente. iv. Previsão do custo total de transporte 4.3.Formulação e planejamento do modelo e coleta de dados Esta fase foi realizada de forma exploratória a partir de questionários feitos pelo construtor do modelo e reuniões com as pessoas envolvidas no processo Desenvolvimento do modelo, verificação e validação A seguir são apresentadas as premissas adotadas para a modelagem dos macroprocessos - Envase do produto: Será utilizado um silo exclusivo no envase de um isotanque de 29 toneladas. No modelo é considerado que existe uma capacidade de envase de apenas um isotanque por vez. - Transporte rodoviário fabricante x porto do Rio de Janeiro: Serão utilizados veículos do tipo carreta prancha para o transporte dos isotanques cheios. Este processo contará com a utilização de dois veículos dedicados. Cada um carrega um isotanque por vez. - Transporte marítimo porto do Rio de Janeiro x porto de Suape: Neste caso, o Armador contratado pelo fabricante utiliza dois navios para a operação de cabotagem, geralmente, com uma viagem para o sul e outra para o norte, possuindo saídas quinzenais de ambos os portos. Foi estimado um tempo para o processo de embarque dos isotanques e permanência total do navio no porto. O mesmo foi feito para o desembarque. - Transporte rodoviário Porto de Suape x cliente: Serão utilizados veículos do tipo carreta prancha para o transporte dos isotanques cheios até a unidade do cliente tratada no estudo. Este processo contará com a utilização de dois veículos dedicados. O modelo utilizado neste processo será da seguinte forma: Os veículos carregam os isotanques no porto de Suape, se dirigem até a fábrica do cliente, onde aguardam o abastecimento do silo. Depois retornam ao porto de Suape com os isotanques vazios. - Abastecimento do tanque: Esta operação é realizada na unidade do cliente e considera-se o abastecimento de um container por vez. A capacidade estática dos tanques também é objeto deste estudo. A lógica utilizada na simulação determina que o ponto de pedido seja o volume equivalente a um isotanque, que deve ser buscado no porto onde se encontra. Outra premissa para este modelo é que não há consumo da matéria-prima aos domingos. 6 - Transporte rodoviário cliente x porto de Suape: Trajeto de retorno ao porto de Suape com os isotanques vazios. - Transporte marítimo Porto de Suape x Porto do Rio de Janeiro: acontece as mesmas condições do transporte Rio de Janeiro x Suape, porém os isotanques embarcados estarão vazios. - Transporte rodoviário Porto do Rio de Janeiro x estação de limpeza dos isotanques: Antes de retornarem ao fabricante, os isotanques devem passar por um processo de limpeza em Duque de Caxias - RJ. Serão utilizados veículos do tipo carreta prancha para o transporte dos isotanques até o local da limpeza. - Estação de limpeza dos isotanques: Este local tem a capacidade de atender até um isotanque por vez. No pátio pode existir uma fila com tamanho de até quinze isotanques. - Transporte rodoviário estação de limpeza dos isotanques x fabricante: Os isotanques limpos retornam à fábrica para novamente serem envasados e assim o ciclo de suprimento é novamente iniciado. Outras considerações: - Transporte rodoviário fabricante x cliente: para alguns cenários é utilizado este tipo de transporte para garantir a segurança do fornecimento. Cada carreta tem capacidade de trinta toneladas. Nesta situação, a carreta tem prioridade no envase e abastecimento do silo. - Run time: O tempo total considerado na simulação é de 360 dias para todos os cenários. Antes de rodar a simulação, assumi-se que o tanque está completamente cheio. É determinada uma quantidade inicial de isotanques cheios nos portos de Suape e do Rio de Janeiro. A soma desta quantidade inicial representa o total de isotanques que estarão no processo durante toda a simulação. - Foi considerado que na estação de limpeza, na unidade do cliente e na planta do fabricante só há operação de segunda a sexta-feira em um único turno de 8h às 16h. - O critério de segurança foi estabelecido em dias de estoque de acordo com o consumo do cliente. Para o estudo em questão foram estabelecidos três graus de risco. O primeiro é quando a quantidade total de produto disponív
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