CENTRO ESTADUAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA PAULA SOUZA
FACULDADE DE TECNOLOGIA DE LINS PROF. ANTONIO SEABRA
CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM LOGÍSTICA
THAIS HELENA PAULINO
VITOR HUGO TEIXEIRA DA ROCHA
SIMULAÇÃO DO PROCESSO DE PRODUÇÃO EM UMA USINA
SULCROALCOOLEIRA UTILIZANDO O SOFTWARE ARENA
LINS/SP
1º SEMESTRE/2014
CENTRO ESTADUAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA PAULA SOUZA
FACULDADE DE TECNOLOGIA DE LINS PROF. ANTONIO SEABRA
CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM LOGÍSTICA
THAIS HELENA PAULINO
VITOR HUGO TEIXEIRA DA ROCHA
SIMULAÇÃO DO PROCESSO DE PRODUÇÃO EM UMA USINA
SULCROALCOOLEIRA UTILIZANDO O SOFTWARE ARENA
Artigo Científico apresentado à Faculdade de Tecnologia
de Lins Prof. Antonio Seabra, para obtenção do Título de
Tecnólogo(a) em Logística.
Orientador: Prof. Me. Euclides Reame Júnior
LINS/SP
1º SEMESTRE/2014
THAIS HELENA PAULINO
VITOR HUGO TEIXEIRA DA ROCHA
SIMULAÇÃO DO PROCESSO DE PRODUÇÃO EM UMA USINA
SULCROALCOOLEIRA UTILIZANDO O SOFTWARE ARENA
Artigo Científico apresentado à Faculdade de Tecnologia
de Lins Prof. Antonio Seabra, como parte dos requisitos
necessários para a obtenção do título de Tecnólogo(a)
em Logística sob orientação do Prof. Me. Euclides
Reame Júnior.
Data de aprovação: ___/___/___
_________________________________________
Prof. Me. Euclides Reame Júnior
__________________________________________
Prof. Me. Sandro da Silva Pinto
______________________________________________
Prof. Me. Egiane Carla Camillo Alexandre
3
SIMULAÇÃO DO PROCESSO DE PRODUÇÃO EM UMA USINA
SULCROALCOOLEIRA UTILIZANDO O SOFTWARE ARENA
Vitor Hugo Teixeira da Rocha1, Thais Helena Paulino2
Euclides Reame Júnior3
1,2
Acadêmicos do Curso de Logística da Faculdade de Tecnologia de Lins Prof. Antônio
Seabra - Fatec, Lins-SP, Brasil
3
Docente do Curso de Logística da Faculdade de Tecnologia de Lins Prof. Antônio
Seabra - Fatec, Lins-SP, Brasil.
RESUMO
Neste trabalho é apresentado um modelo de simulação para análise do processo de
produção em uma usina sucroalcooleira localizada no interior de São Paulo. O processo
inicia-se com a descarga de cana no pátio. Nesta etapa, ocorrem atrasos que afetam
diretamente a qualidade da matéria prima, podendo inclusive ocorrer perdas. Com o
objetivo de identificar os problemas, foram simulados todos os tempos de produção e de
espera, desde a chegada dos caminhões a usina com a cana, passando por todo o
processo de fabricação até os produtos finais, que são o açúcar e álcool. O presente
artigo explica as etapas da produção do açúcar e álcool, apresenta-se em ordem no
trabalho desde a recepção da cana-de-açúcar até a estocagem do produto final. O
trabalho é dividido em dois momentos: a revisão bibliográfica e o ensaio com a aplicação
do software arena.
Palavras-chave: Logística. Transporte. Armazenagem. Simulação. Cana-de-açúcar.
ABSTRACT
In this paper a simulation model for analysis of the production process in a sugarcane mill
located in São Paulo is presented. The process starts with the discharge of sugarcane in
the courtyard. In this step, it may occur delays that directly affect the quality of raw
materials, even losses may occur. Aiming to identify problems all production and waiting
times were simulated, since the arrival of the trucks at the mill with the cane, going through
the entire manufacturing process to the final products, which are sugar and alcohol. This
paper explains the steps of the sugar and alcohol production, is presented in order in the
paper since the sugar cane reception to the final product storage. The paper is divided into
two stages: the literature review and test with the application of arena software.
Keywords: Logistics. Transportation. Storage. Simulation. Sugar Cane.
INTRODUÇÃO
Os sistemas de abastecimento de cana-de-açúcar para as usinas sucroalcooleiras
tem sido objeto de estudo para um número expressivo de pesquisadores, principalmente
em virtude do aumento do consumo de etanol. Neste contexto, merecem destaque, os
trabalhos relativos à análise do tempo em que a cana-de-açúcar é transportada e fica
armazenada no pátio para, assim, iniciar o processo de produção de açúcar e álcool
(RANGEL et al., 2008).
4
É comum, em muitas usinas um descompasso entre a chegada da cana do campo
e sua moagem ao longo do dia, resultando na formação de filas de espera de caminhões
no pátio, ou seja, uma quantidade significativa de estoque de cana e muitos veículos
parados (CASTRO e SOUZA, 2013). Esse tempo de espera no pátio afeta diretamente na
qualidade do caldo da cana, que por sua vez, irá influenciar na qualidade do açúcar e
etanol produzidos pela usina. É crítico para este sistema quando o tempo de espera
ultrapassar quarenta e oito horas (ARAÚJO, 2013).
O sistema de descarga deve operar com o fluxo de cana transportada do campo à
usina, de tal forma que permita uma alimentação uniforme, caso contrário pode haver
paradas nas moendas, o que é prejudicial para a usina (CASTRO e SOUZA, 2013).
O presente trabalho descreve o processo de produção de uma usina
sucroalcooleira e a utilização de um modelo de simulação no software Arena que
apresenta, de forma integrada, todo o processo de fabricação do açúcar e álcool.
Este artigo apresenta-se dividido em oito seções. Na primeira aborda-se a revisão
bibliográfica, seguindo na segunda o processo de produção do açúcar e álcool. A terceira
descreve sobre logística interna e arranjo físico, na quarta seção aborda-se sobre a
operacionalização do ambiente gráfico: arena, na quinta a metodologia, a sexta enfatiza a
formulação e análise do problema, a sétima apresenta os resultados alcançados e, por
fim, a conclusão.
1
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
1.1 CONTEXTUALIZANDO A LOGÍSTICA
A logística como operação de campo existe desde os primórdios do mundo. Os
processos de construções das pirâmides, as operações militares expansionistas dos
impérios romano, bizantino e de Alexandre, são exemplos de fatos que comprovaram
isso.
No campo corporativo, a logística expandiu-se a partir do século XX. As cinco
principais etapas da logística (figura 1.1) foram apontadas por estudos recentes de Fleury
et al. (2009), são elas:
Figura 1.1 - Evolução da Logística
Fonte: Adaptada de Fleury, (2009).
5
Segundo Avozani e Santos (2010), a logística é hoje uma arte e uma ciência, que
se destina a entregar ao cliente os produtos certos, no local certo, no momento certo. Ou
seja, ela oferece os produtos de maneira eficiente, envolvendo uma cadeia que vai além
do transporte. Ainda conforme os autores citados anteriormente ela agrupa atividades
primárias como: transporte, manutenção de estoques e processamento de pedidos, dos
quais são indispensáveis para a redução dos custos logísticos e as secundárias que são
consideradas atividades de apoio: armazenagem, manuseio de materiais, embalagem,
suprimentos, planejamento e sistemas de informação. Essas atividades dão apoio às
atividades primárias com a intenção de atender as necessidades dos clientes.
Diante deste contexto, entende-se que, para um produto, chegar ao seu destino
final, é preciso que o mesmo vá por um dos seguintes modais: ferroviário, dutoviário,
aeroviário, aquaviário ou rodoviário. Para uma empresa decidir qual modal mais
apropriado a ser utilizado em suas operações, faz-se necessário entender as vantagens e
desvantagens de cada um (quadro 1.1).
Quadro 1.1 – Vantagens e desvantagens dos modais
MODAIS
FERROVIÁRIO
DUTOVIÁRIO
VANTAGENS
DESVANTAGENS
Pouco poluente; Adequado para longas
distâncias; Baixo custo de transporte;
Grande
capacidade
de
cargas;
Melhores condições de segurança da
carga.
Alto custo de implantação; Transporte
lento devido às suas operações de carga
e descarga; Menor flexibilidade no trajeto,
opera até pontos fixos; Sistemas de
bitolas inconsistentes.
Transporte de grandes distâncias;
Transporte de volumes granéis muito
elevados; Simplificação de carga e
descarga; Menor possibilidade de perda
e roubo; Baixo consumo de energia.
Acidentes
ambientais
de
grandes
proporções; Investimento inicial elevado;
Custo fixo elevado; Requer mais licenças
ambientais.
É o transporte mais rápido; Seguro,
Valor do frete mais elevado em relação
confiável; Está próximo aos centros
aos outros modais; Limite de volume e
AEROVIÁRIO
urbanos;
Transporte
de
grandes
peso; Depende de terminais de acesso.
distâncias.
Maior capacidade de carga; Menor É de gerenciamento complexo, exigindo
custo de transporte; Frete de custo muitos documentos; Longas distâncias
AQUAVIÁRIO
relativamente baixo; Mercadoria de dos centros de produção; Tempo de
baixo valor agregado.
trânsito longo.
Adequado para curtas e médias
Expressivo custo de manutenção; É
distâncias; Entrega porta a porta;
poluente com forte impacto ambiental;
RODOVIÁRIO
Transporte com velocidade moderada;
Segurança no transporte comprometida
Agilidade
no
transporte;
Fácil
devido à existência de roubos de cargas.
contratação e gerenciamento.
Fonte: Elaborada pelos autores, (2014). Baseado em Hara, (2011).
Parcela expressiva de segmentos comerciais, industriais e de serviços utiliza ao
menos um modal de transporte. Dentre esses segmentos, o canavieiro é um deles. Para
se entender melhor sobre o transporte canavieiro, que é predominante pelo modal
rodoviário, a seção 1.2 descreve uma contextualização sobre os aspectos do transporte
canavieiro no Brasil.
1.2 ASPECTOS DO TRANSPORTE CANAVIEIRO NO BRASIL
De acordo com Silva (2006), o transporte da cana por via rodoviário é
predominante. O transporte canavieiro apresenta um cenário operacional que deve ser
bem gerenciado. Eid (1996), Caixeta Filho (1998) e Yamada (1999), destacam a
6
importância de uma gestão efetiva desde os processos de corte, carregamento e
transporte de cana de açúcar, do campo até a área industrial, para que o processo de
moagem atenda aos objetivos estabelecidos. Essa gestão efetiva minimiza ou elimina os
atrasos no transporte do produto. Porém, em muitas usinas ocorrem atraso entre a
chegada de cana do campo e sua moagem ao longo do dia, ocasionando grandes filas de
esperas de caminhões no pátio, ou seja, elevada quantidade de estoque de cana e um
expressivo número de veículos parados. No Brasil, 95% da carga de cana de açúcar são
transportadas pelo modal rodoviário, afirma Castro e Souza (2013).
Outro aspecto rotineiro do setor é descrito por Castro e Souza (2013), que afirmam
que o sistema de descarga deve ser operado com o fluxo de cana transportada do campo
à usina, permitindo a alimentação uniforme das moendas, caso contrário pode haver
paradas nas moendas, o que é extremamente prejudicial para a usina. Deixar o processo
de moagem funcionando com uma quantidade de cana insuficiente, pode causar
desperdícios de energia e aumento de custos. Os caminhões parados no pátio passam a
ser motivo de preocupação, pelo custo de investimentos, mão de obra e combustível,
além da falta que causam no campo, pois se não houver caminhões vazios disponíveis
para receber a cana colhida, cria-se uma ociosidade no campo. Iannoni e Neto (2000)
mencionam que tal sincronismo entre setor agrícola e a indústria, devem ter um sistema
de transporte adequado e eficiente.
1.2.1 Veículos utilizados no transporte de cana
Segundo Castro e Souza (2013), o trator com carretas de até 10 toneladas é
utilizado para distâncias curtas no máximo 5 Km. E para distâncias acima de 30 Km, é
recomendado o uso de cavalo mecânico que transporta carretas com até 40 toneladas.
Para o processo de manobra e carregamento da cana são utilizados tratores de grande
porte que enchem as carretas vazias que estão no pátio e retorna para um novo
carregamento. Conforme os mesmos autores, o domínio dos caminhões no transporte da
cana de açúcar é evidente e há muitas opções existentes no mercado, variando desde
caminhões médios, com capacidade para transportar de 8 a 10 toneladas de carga
líquida, até os conhecidos como superpesados que tracionam carretas com capacidade
que variam de 45 a 50 toneladas.
2
PROCESSO DE PRODUÇÃO DO ÁLCOOL E AÇÚCAR
Este processo consiste na transformação dos açúcares contidos na cana. O caldo
produzido na moagem da cana é utilizado para produzir o açúcar e o etanol, a maioria das
430 usinas brasileiras podem produzir os dois, a proporção de produção de um e, de
outro, varia com mercado e aspectos técnico (ARAÚJO, 2013).
Algumas definições básicas serão necessárias para o entendimento do processo
da fabricação do açúcar e etanol no processo de simulação realizado neste trabalho,
explicado por Araújo (2013) em uma entrevista, representados pela figura (2.2), são elas:
2.1
CHEGADA DA CANA DE AÇÚCAR
Depois de colhida, a cana é perecível e deve chegar o mais rápido possível à usina
para evitar perda da qualidade. Em geral, ela é entregue a usina em menos de 24 horas
após a colheita.
Após a pesagem do caminhão é retirada uma amostra da cana que é levada para o
laboratório a fim de ser analisado o teor de sacarose, pois esta é o que orienta toda
gestão e eficiência do processo industrial. Os meses de agosto e setembro são os
7
principais meses da safra do centro sul do país, o teor de sacarose pode chegar atingir
150Kg por tonelada de cana de açúcar colhida.
2.2
MOAGEM INICIAL
Após a chegada do caminhão e feito o teste de laboratório. Começa o
processamento da cana. A carga é transferida para uma esteira que transporta a cana até
a moagem, se colhida manualmente passa por uma lavagem para remoção de impurezas
ou se colhida por máquina segue direto para a produção, em seguida picadores
preparamos gomos para a moagem. Após o processo de moagem sobre pressão de rolos
ou por meio de difusores, sobra o bagaço que será encaminhado para as caldeiras para
gerar energia, o caldo segue para produção de açúcar e etanol.
2.3
PRODUÇÃO DE AÇÚCAR
O caldo produzido nas duas primeiras moagens é rico em sacarose e é
encaminhado para produção de açúcar. O primeiro passo é um tratamento químico para
purificação seguido de evaporação e cozimento; neste ponto a sacarose já está
cristalizada; em uma centrifuga os cristais de açúcar são separados do melaço que
posteriormente pode ser fermentado para a produção do etanol. Os cristais seguem para
secadores, são peneirados e armazenados, são 15 horas de processamento entre a
chegada da cana na usina e o armazenamento, cada tonelada de cana produz 120 Kg de
açúcar.
2.4
PRODUÇÃO DE ETANOL
O etanol é produzido pela fermentação e destilação do caldo de cana. O caldo é
purificado por vários processos de filtragem para formar um mosto 1 que é fermentado e
misturado com leveduras2, nesta etapa o liquido é chamado de vinho fermentado. O
álcool deste vinho é recuperado em colunas de destilação e retificação, neste processo
surge o etanol hidratado utilizado como combustível em carros com motores
biocombustíveis. Para obter o etanol anidro que é misturado à gasolina, é preciso mais
uma etapa de desidratação ou remoção de água. O processo completo da entrada da
cana na usina até o final consume 15 horas. Uma tonelada de cana produz cerca de
85litros de etanol.
2.5
ARMAZENAGEM DO AÇÚCAR E ETANOL
Segundo Rodrigues (2011), denominam-se instalações de armazenagem os
espaços de diferentes naturezas e finalidades, localizados em áreas cobertas ou
descobertas, destinados a receber, armazenar e proteger adequadamente mercadorias
soltas ou embaladas, de diferentes tipos, características e naturezas, oferecendo total
segurança de manuseio às pessoas e equipamentos de movimentação. Portanto, para se
maximizar espaço e garantir rápido escoamento das mercadorias, a armazenagem
necessita de métodos eficazes.
De acordo com Silva et al. (2010), explicam que o estoque de cana cobre a
alimentação das moendas nos momentos de descontinuidade da entrega. A cana pode
ser armazenada de duas maneiras: no pátio ou "sobre rodas", nos caminhões.
1
Mosto é um líquido açucarado que pode ser fermentado.
São mmicros-organismos unicelulares, que se reproduzem assexuadamente por brotamento desenvolvendo-se na fermentação
alcoólica.
2
8
Após a secagem o açúcar é despejado diretamente em sacos de 50 Kg ou em
contêineres chamados “big bag’s” de 1.200 Kg. Depois, o açúcar é armazenado em
condições adequadas, fora de umidade e temperatura estável para manter a qualidade do
produto.
A armazenagem do etanol é feita em tanques específicos para esta finalidade. O
etanol sai da produção através de medidores de vazão ou tanques calibrados e são
enviados diretamente para tanques de armazenagem, onde aguardam sua
comercialização.
Figura 2.1 – Fluxograma dos processos de produção.
Fonte: Elaborada pelos autores, (2014). Baseado em Araújo, (2013).
Sendo assim, a logística interna engloba todos os fluxos e movimentações físicas e
operações de apoio que são realizadas dentro de uma empresa. Portanto, a seção 3,
descreve a contextualização da logística interna e o layout utilizado em uma usina
sucroalcooleira.
3
LOGÍSTICA INTERNA E ARRANJO FÍSICO - (LAYOUT)
A Logística Interna (LI) de materiais e recursos dentro de unidades produtivas é
uma atividade complexa e crucial para a competitividade de uma empresa. Quando
executada de forma correta, garante a redução de estoques e um aproveitamento eficaz
da mão de obra, reduzindo o número de recursos necessários para a execução das
9
tarefas de transporte. Portanto, a LI cuida do fluxo interno de movimentação e distribuição
que estão ligadas as áreas de suprimento e distribuição (COELHO, 2011).
Segundo Slack et. al. (2009), o arranjo físico (AF) pode ser definido como o estudo
do posicionamento relativo dos recursos produtivos, ou seja, é a combinação dos diversos
equipamentos/máquinas, áreas ou atividades funcionais dispostas adequadamente. Ainda
conforme os mesmos autores, o AF orienta onde colocar todas as instalações, máquinas
equipamentos e pessoal da produção, preocupando-se com o posicionamento físico dos
recursos de transformação, determinando a forma e a aparência desta unidade produtiva,
e também o fluxo dos recursos transformados através das operações.
Há três tipos de arranjo físicos que possuem características específicas e
apresentam diferentes potenciais de contribuição (CORRÊA e CORRÊA, 2009). De
acordo com Moreira (2012), a definição para os três tipos de arranjo físicos padrões são:
Arranjo físico por produto: correspondem os sistemas de produção
continua (como linhas de montagens e as indústrias de processo).
Arranjo físico por processo: corresponde ao sistema de produção de fluxo
intermitente (como a produção por lotes ou encomendas).
Arranjo físico de posição: corresponde ao sistema de produção em
projeto.
Sendo assim, dentro de uma empresa é preciso definir o tipo de layout que ela terá.
O arranjo físico, aqui explicado, é o por produto que é usado quando se requer uma
sequência linear de operações para fabricar o produto ou prestar o serviço.
3.1
ARRANJO FÍSICO USADO EM USINA
Denomina-se arranjo físico “por produto”, porque a lógica usada é a sequência de
etapas do processo de agregação de valor dos produtos e a posição dos recursos de
maneira relativa (CORRÊA e CORRÊA, 2009).
Em uma usina sucroalcooleira utiliza-se o Arranjo físico por produto. Este tipo de
arranjo é utilizado em empresas que trabalham com um ou poucos produtos e fazem
processamento de grandes quantidades que percorrem uma sequência muito similar de
produção, os recursos de transformação (instalações e pessoas) devem ser dispostos de
tal forma que não ocorra perda de tempo para mudança de processo de uma máquina
para outra (CORRÊA e CORRÊA, 2009). Ou seja, a sequência prevista para o processo é
exatamente a mesma pela qual os recursos ficam arranjados fisicamente. Permitindo
assim a produção em larga escala, com baixos custos (SLACK et. al. 2009).
No caso de produção em larga escala ou produção em massa como, por exemplo:
a fabricação de papel. A figura 3.1 é um exemplo ilustrativo, isto é, não representa o
layout da usina, mas apenas as etapas do processo em si.
Figura 3.1 - Sequência de processos na manufatura de papel. Cada processo será
arranjado fisicamente com a mesma sequência.
Fonte: Slack et. al. (2009), p. 189.
10
4
OPERACIONALIZAÇÃO DO AMBIENTE GRÁFICO ARENA
O que é Arena3? O ARENA®4 é um ambiente gráfico integrado de simulação, que
contém todos os recursos para modelagem de processos, desenho e animação, análise
estatística e análise de resultados.
De acordo com Freitas Filho (2008) a simulação implica na modelagem de um
processo ou sistema, que compete ao modelo mostrar os resultados do sistema real em
uma sucessão de eventos que ocorrem ao longo do tempo. Ela tem sido muito utilizada
como técnica que permite aos analistas de diversos segmentos encontrarem problemas e
soluções com a profundidade que almejam.
A simulação permite a realização de estudos sobre os correspondentes sistemas
modelados para responder questões do tipo: “O que aconteceria se? ”. O principal uso da
ferramenta é para responder questões sem que os sistemas sob investigação sofram
qualquer perturbação, uma vez que os estudos são realizados no computador, ou seja, a
simulação computacional permite que tais estudos sejam realizados sobre sistemas que
ainda não existem, levando ao desenvolvimento de projetos eficientes antes que qualquer
mudança física tem sido iniciada, menciona Freitas Filho (2008).
Conforme o mesmo autor, em um estudo de simulação, uma das principais etapas
consiste na modelagem do sistema sob estudo, ou seja, para que se possa observar seu
comportamento sob determinadas condições e, assim, cientificamente, estudá-los e
entendê-los. Nesta etapa, procura-se imitar e criar uma história artificial da atuação e
desempenho do sistema real, o que implica na realização de um procedimento
experimental (via simulação computacional), posterior à etapa de modelagem.
A modelagem implica um processo de criação e descrição, envolvendo um
determinado grau de abstração que, na maioria das vezes, acarreta numa série de
simplificações sobre a organização e o funcionamento do sistema real (FREITAS FILHO,
2008).
Segundo o mesmo autor, podem-se classificar os modelos de simulação de acordo
com os propósitos que se busca analisar. Os modelos são: Voltados à Previsão, Voltados
à Investigação, Modelos Voltados à Comparação, Modelos Específicos, Modelos
Genéricos. Este trabalho é um modelo voltado à investigação, ou seja, são baseados em
simulação voltados à busca de informações sobre o comportamento de sistemas.
Portanto, nem sempre é verdade que os objetos dos estudos estejam claros e bem
definidos. Nesta ocasião, as variáveis de resposta servem para construir e organizar as
informações sobre a natureza do fenômeno ou sistema sob estudo. Sendo assim, os
experimentos recaem sobre as reações do sistema (modelo) a estímulos normais e
anormais.
5
METODOLOGIA DA PESQUISA
De acordo com Vicente (2005), a simulação é uma metodologia pouco utilizada
para se superar as dificuldades de realização de experimentos. Sendo assim, ela é um
“experimento virtual” que precisa de um modelo operatório representado no todo (ou em
parte), um sistema ou processos que o representa. O uso dessa metodologia é analisado
como forma de apresentar um modelo, confirmá-lo ou fazer uma projeção de eventos que
possam ocorrer, ou seja, a simulação ajuda tanto no “contexto de descoberta” quanto no
“contexto da prova”.
3
A Faculdade Tecnologia de Lins Prof. Antônio Seabra, possui em seu laboratório de informática a licença para o uso do software
Arena 14.0.
4
Informações no site da Paragon, disponível em: http://www.paragon.com.br/padrao.aspx?apresentacao_content_ct_1685_2139_.aspx
11
Portanto, este artigo descreve uma análise por meio da simulação do processo de
produção de açúcar e álcool. O cenário utilizado é uma usina sucroalcooleira do interior
de São Paulo. Neste estudo, foram identificados alguns problemas que podem ocorrer no
processo como, por exemplo: quebras de moendas, problemas na linha de produção com
contaminação da mesma e entre outros, porém a ênfase será na cana parada no pátio
para o abastecimento da produção.
Portanto, após o desenvolvimento da metodologia proposta, foi realizada a
simulação de todos os tempos de produção e espera desde a chegada dos caminhões a
usina com a cana.
Para que a pesquisa seja desempenhada corretamente é imprescindível à
utilização de procedimentos metodológicos adequados ao tipo de pesquisa (CASTRO e
SOUZA, 2013).
Segundo Rey (2005), as pesquisas científicas podem ser classificadas como:
1. Trabalhos de observações: utilizando descrições originais de fenômenos
naturais, estruturas, variações e mutações;
2. Trabalhos experimentais: concretizado por meio de um fenômeno estudado
às condições controladas da experiência, abrangendo os mais variados
campos;
3. Trabalhos teóricos: realizado com base nas análises ou sínteses de
conhecimentos, levando a produção de novos conceitos, por meio da
indução ou dedução e com as exposições de hipóteses.
Foram pesquisados três autores clássicos: Slack (2009), Corrêa e Corrêa (2009) e
Moreira (2012), e em todos esses autores, o foco é o chão de fábrica. Conclui-se que
layout para usina requer uma pesquisa mais direcionada, não em livros, mas em outras
fontes. Como o foco deste trabalho não é o conteúdo layout delimita-se aqui esta lauda.
Este trabalho segue o modelo teórico de análise por meio de pesquisas
bibliográficas com o objetivo de reunir os trabalhos científicos sobre os assuntos
pesquisados formando, assim, o objetivo da pesquisa (CASTRO e SOUZA, 2013).
O presente artigo teve a colaboração de Araújo5 (2013), que auxiliou sobre os
processos de uma usina sucroalcooleira, por meio de uma entrevista concedida aos
autores.
6
FORMULAÇÃO E ANÁLISE DO PROBLEMA
Todo estudo de simulação inicia com a formulação do problema. De um modo
geral, os propósitos e objetivos dos estudos devem ser claramente definidos (FREITAS
FILHO, 2008).
Este projeto limitou-se a área do pátio da usina. Sendo assim, o sistema funciona
da seguinte forma: Inicialmente, o caminhão chega à usina e vai direto para o processo de
identificação e registro, onde se verifica o tipo de cana transportada (se própria ou de
terceiros) e o fornecedor. Este processo ocorre no próprio setor de pesagem onde, em
seguida, realiza-se a pesagem inicial do caminhão carregado de cana.
Depois da pesagem, o caminhão segue para o setor de teste da sacarose onde é
recolhida uma amostra da cana-de-açúcar para se detectar o teor de açúcar retido. Este,
na realidade, é um teste da qualidade da matéria-prima e é proporcional, dentre outros
fatores, ao tempo em que a cana-de-açúcar levou desde o momento do corte até este
ponto. Quanto menor o tempo melhor para o sistema produtivo.
De acordo com a qualidade da cana-de-açúcar e o nível do estoque no pátio da
usina, o operador, responsável pelo descarregamento, decide se a cana será direcionada
5
Professora Doutora Graciana Araújo (Coordenadora do curso técnico de Açúcar e Álcool) da ETEC de Cafelândia.
12
para o estoque ou levada diretamente para a moenda. A partir daí o caminhão segue para
um dos dois pontos (estoque ou moenda) e realiza o descarregamento.
Após o descarregamento no estoque ou moenda, o caminhão vazio segue para a
pesagem final de modo a se obter o valor da carga de cana-de-açúcar que foi fornecida à
usina. Depois da pesagem final, o caminhão retorna para Frente de Corte (FC).
Normalmente o caminhão retorna para a mesma FC de origem a fim de realizar um novo
carregamento.
Delimitando o problema: A quantidade ideal de cana a ser transportada do campo
a usina pode mudar de acordo com variações do ambiente, como clima, localização das
frentes de corte (quando a colheita precisa ser feita em áreas muito distantes da usina),
tipo de estrada e especificações da frota. Por outro lado, a ociosidade de carretas no pátio
também é motivo de preocupação devido ao custo de investimentos, mão-de-obra e
combustível, além da falta que estes veículos fazem no campo, pois se não houver
carretas disponíveis para receber a cana colhida, não haverá trabalho para operários,
máquinas e ocorrendo atrasos na produção. Outro fator relevante é que a cana pode se
deteriorar caso permaneça por muito tempo em estoque ou em fila no pátio de descarga.
Devido o uso dessas carretas carregadas como estoque de emergência (buffer) da
usina para que não atrase a linha de produção acarreta a perda da mesma, espera-se
com este trabalho apresentar o problema para que futuros pesquisadores busquem uma
solução que diminua a perda da matéria prima devido à espera no pátio.
A figura 6.1 é uma representação da tela do software Arena® 14.0, no qual foi
simulado o presente artigo.
Figura 6.1 – Representação da tela do Arena®
Fonte: Arena®14.0
7
RESULTADOS ALCANÇADOS
O modelo de simulação construído no Arena teve por objetivo representar a
trajetória dos processos da usina, desde a entrada na balança até a saída das moendas
para os demais processos.
A exigência pela qualidade dos produtos e serviços está cada vez maior. Portanto,
os gestores buscam constantemente o aperfeiçoamento de melhorias e técnicas de
produção para minimizar e reduzir perdas no processo produtivo.
Deste modo, o estoque de cana-de-açúcar no pátio da usina funciona como uma
espécie de “pulmão” de produção, a fim de se manter um fluxo constante de matériaprima para as moendas. Isto se faz necessário devido a não homogeneidade do fluxo de
13
cana para a usina. Ou seja, existem momentos em que a usina recebe cana em uma
quantidade capaz de manter as moendas em operação constante e em outros o fluxo
diminui e, a partir daí, é feito a transferência da cana que estava no estoque para a
moenda.
Portanto, o estudo por meio da simulação apresentou os tempos que cada
processo levou para a produção do açúcar e etanol, que serão representados pelo quadro
7.1. Os dados para a simulação foram obtidos através de estudos e pelo auxilio de Araújo
(2013), que cedeu às informações.
De acordo com os dados apresentados no quadro 7.1, esta simulação indica os
respectivos tempos de todos os processos classificados em: tempo máximo, mínimo e
médio que cada processo transcorreu em minutos. Estes processos deverão seguir em
conformidade para que não haja atraso na linha de produção da usina.
Deste modo, no pátio teve em algum momento uma espera maior de 85min92,
correspondente a 01h43 e com o tempo mínimo de espera de 33min42, resultando em um
tempo médio de espera de 60 minutos, correspondendo a 01h00.
Este aumento de tempo na linha de processamento da cana faz com que as
carretas no pátio demorem mais para entrarem na produção e esta demora influência na
qualidade e quantidade de açúcar e etanol a serem produzidos, lembrando que a cana já
começa a sua perda de sacarose a partir da colheita. Pode-se considerar que tal
processo, a partir da colheita, até a chegada à linha de produção da usina é uma corrida
contra o tempo.
Quadro 7.1- Tempo dos processos
Tempo total em minutos dos processos
Processos
Máximo
Balança
Pátio
Moenda 01
Moenda 02
Moenda 03
Moenda 04
Moenda 05
Fermentação
Destilaria
Cozimento
Branqueamento
Refino
5,38
85,92
86,76
78,29
88,07
83,26
86,95
568,98
76,77
57,98
51,15
87,55
Mínimo
Médio
4,45
33,42
33,96
32,5
35,18
39,29
32,23
489,03
37,89
31,59
32,36
37,9
5,04
60
58,68
59,16
58,89
59,62
60
524,79
54,65
57,92
58,12
59,93
Fonte: Elaborada pelos autores, 2014. Adaptado do relatório do Arena®14.0.
Quando a mesma chega à linha de processamento não alcança o seu rendimento
máximo na fabricação tanto de açúcar quanto de álcool.
Portanto, pode-se perceber que qualquer tipo de atraso e em qualquer ordem, tanto
na colheita quanto na linha de produção representa sérios problemas em todo o fluxo da
produção.
Deste modo, ultrapassando o tempo de 48 horas, a cana parada no pátio sofrerá a
perda da sacarose, pela variação climática e outros fatores que implicam na qualidade da
cana, pois o valor dessa matéria-prima está no teor de sacarose contido no caule da
planta, o que será prejudicial para a fabricação do açúcar e álcool e, assim, perdendo o
valor da mesma.
14
Estes atrasos tanto no momento da colheita até a linha de produção influenciam
diretamente e indiretamente a quantidade do produto final produzido na usina. Foi
estudado, neste trabalho, a situação da cana-de-açúcar já dentro da fábrica. O processo
de simulação da linha de produção teve sua ênfase nos resultados alcançados nos
tempos de lead time6 dos processos. Foram analisados todos os procedimentos e, foi
visto que, o tempo de fermentação do álcool teve o maior índice de atraso como mostra a
Figura 7.1.
De acordo com Araújo (2013), o tempo vai ser relativo a estes fatores, a
porcentagem de sacarose, o ph e a levedura de qualidade. O alto índice de fermentação é
devido às correções da sacarose obtida no decorrer do processo, sendo assim um caldo
“pobre” em sacarose terá que fazer um enriquecimento, ou seja, buscar do processo de
açúcar (o melaço) e assim fazer a correção com esse material, isto ocorre devido à
variação da qualidade da mesma contida no mosto.
O tempo de reação química é determinado pela qualidade e quantidade de
levedura acrescentada no mosto para realização da fermentação para obtenção do vinho,
consequentemente, elevando-se o tempo de produção do etanol. Percebendo-se que a
qualidade do insumo implica nos demais processos de produção, mas observando de
forma geral, estes atrasos fazem que ocorra aumento considerável no tempo na linha de
produção (ARAÚJO, 2013).
Figura 7.1 – Gráfico do tempo médio de produção
Fonte: Elaborado pelos autores, 2014. Adaptado do relatório do Arena®14.0, 2014.
Portanto, quanto maior for o tempo de espera da cana-de-açúcar no pátio, a
qualidade do insumo estará comprometida. O estoque de cana na usina é necessário,
pois ao longo do dia ela recebe quantidades variadas de insumo para alimentar a linha de
produção, dessa forma é necessário que tenha um estoque da matéria-prima mínimo
dentro da usina.
8
6
CONCLUSÃO
Está intimamente ligado ao contexto de produção. Em certas situações, os processos de fábrica sofrem de atrasos inesperados ou
tempos de inatividade. Durante os períodos em que um processo, linha de produção ou máquina estão parados devido a atrasos ou
falhas logísticas, a eficiência da produção sofre um impacto negativo.
15
Este artigo apresentou um estudo do sistema de produção de uma Usina
Sucroalcooleira. Por se tratar de um sistema complexo, escolheu-se a técnica de
simulação em vez de um modelo analítico7 de teoria de filas.
Se os processos de pesagem, teste de laboratório, armazenagem e descarga da
cana nas moendas não seguir em conformidade, poderá ocorrer atrasos, porém deixar as
moendas funcionando com matéria-prima escassa poderá ocasionar em paradas nas
moendas e causar desperdícios de energia e gerar custos, o que é prejudicial à usina.
A matéria-prima transportada do campo a usina pode sofrer algumas variações do
ambiente (se parada no pátio por um longo período de tempo, pode deteriorar-se), como
por exemplo: clima, fator agravante, como em dias de chuva, o transporte sofre as
consequências das dificuldades da colheita, etc. Por outro lado, a ociosidade das carretas
no pátio, também, é motivo de grande preocupação, ou seja, não havendo carretas vazias
disponíveis para receber a cana colhida na FC, cria-se ociosidade que envolve máquinas
e operários.
Outro fator importante é que a cana, quando picada ou inteira pode se deteriorar
caso permaneça por muito tempo em estoque ou em fila no pátio de descarga. Portanto,
os fatores climáticos interferem na qualidade da cana. Assegurar a boa qualidade da
matéria-prima na área agrícola pode refletir em aumento de produtividade, economia no
processo industrial e aumento na eficiência.
Portanto, a logística é fundamental para o gerenciamento dos processos, a fim de
atender corporativamente as necessidades do abastecimento de cana dentro de uma
usina. Ela irá gerenciar o transporte, armazenagem, os processos de produção e a
sincronização dos procedimentos de fabricação do etanol e açúcar.
Então, todos os processos deverão estar sincronizados e operando em
conformidade com o mínimo de atraso, principalmente a cana parada no pátio.
Conclui-se que o artigo apresentou o problema que ocorre nesta usina
sucroalcooleira. Neste sentido, buscou-se neste projeto apresentar o atraso dos insumos
que ficam no pátio. Sendo assim, o processo de transporte deve ser ágil e eficiente, pois
se a cana ficar parada por um longo período perde-se toda a eficiência obtida na colheita,
comprometendo toda a linha de produção e afetando os processos de fabricação do
etanol e açúcar. Porém o estoque de cana-de-açúcar no pátio da usina é necessário para
abastecer a produção como, por exemplo, em dias chuvosos, podem atrapalhar o
momento da colheita, a fim de se manter um fluxo constante de matéria-prima para as
moendas, isto se faz necessário para não interromper o processo de produção da usina.
9
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7
Modelos Analíticos são como fórmulas, mostram exatamente ou muito aproximadamente, como se comporta o sistema analisado.
16
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