sergio bassi, 2009_p.o. aplicada a área de logística

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    SRGIO BASSI

    PESQUISA OPERACIONAL APLICADA REA DE LOGSTICA DETRANSPORTES RODOVIRIOS EM PROJETOS DE GRANDE PORTE

    Trabalho de Formatura apresentado Escola Politcnica da Universidade deSo Paulo para a obteno do Diploma

    de Engenheiro de Produo

    So Paulo2009

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    SRGIO BASSI

    PESQUISA OPERACIONAL APLICADA REA DE LOGSTICA DETRANSPORTES RODOVIRIOS EM PROJETOS DE GRANDE PORTE

    Trabalho de Formatura apresentado Escola Politcnica da Universidade deSo Paulo para a obteno do Diploma

    de Engenheiro de Produo

    Orientadora:Prof Dra. Dbora Pretti Ronconi

    So Paulo2009

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    FICHA CATALOGRFICA

    Bassi, SrgioPesquisa operacional aplicada rea de logstica de trans -

    portes rodovirios em projetos de grande porte / S. Bassi. -- SoPaulo, 2009.

    p. 213

    Trabalho de Formatura - Escola Politcnica da Universidadede So Paulo. Departamento de Engenharia de Produo.

    1. Pesquisa operacional 2. Logstica 3. Roteirizao I. Univer-sidade de So Paulo. Escola Politcnica. Departamento de Enge-nharia de Produo II. t.

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    minha famlia, meus amigos e a todos aqueles que,de um modo ou outro, contriburam para esta vitria.

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    AGRADECIMENTOS

    Primeiramente, agradeo a Deus por ter me permitido chegar a este momento, por ter

    mudado o rumo de minha trajetria anos atrs, por ter feito eu acreditar que era possvel.

    Agradeo minha famlia pelo suporte em todos sentidos , compreenso,

    dedicao; por ter me apoiado e tambm me contrariado. Cada passo, cada atitude, foi

    fundamental para o meu crescimento, minha contnua formao e pela chegada a este

    objetivo.

    Registro tambm meus mais sinceros agradecimentos professora Dbora Pretti

    Ronconi, que tanto me incentivou e apoiou, exercendo de fato o papel de orientadora.

    Obrigado pela oportunidade, pelo conhecimento, pelas discusses e, principalmente, pela

    disponibilidade e prontido de atendimento.

    Agradeo tambm aos demais professores por suas contribuies no somente como

    facilitadores de aprendizado, mas pelas suas experincias pessoais passadas em classe e fora

    dela bem como pelo tempo aplicado por acreditar no crescimento de cada aluno. Minha

    lembrana e muito obrigado tambm aos demais funcionrios do departamento.

    Cabe aqui tambm agradecer Promon Engenharia, especialmente equipe de

    Suprimentos, que me possibilitou a realizao deste trabalho, com a cesso de dados econtatos para a realizao do mesmo.

    A meus caros companheiros de curso e de faculdade que fizeram questo de me

    manter confiante e que acreditaram em mim nos momentos mais difceis, em especial,

    Brbara Moraes, Felipe Lemos, Arthur Wetzel, Edgard Rinaldi e Thiago Chicaroni. Grato

    pela companhia e fidelidade.

    A todos os outros que confiaram em minha capacidade e mantiveram minha motivao

    durante o curso: meu muito obrigado.Por vocs, com vocs e a vocs: minha profunda gratido.

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    muito melhor arriscar coisas grandiosas, alcanar triunfos e glrias, mesmo expondo-se derrota, do que formar fila com os pobres de esprito que nem gozam muito nem sofrem

    muito, porque vivem nessa penumbra cinzenta que no conhece vitria nem derrota.(Theodore Roosevelt)

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    RESUMO

    Este trabalho tem o objetivo de estudar o processo de gerenciamento de coletas de

    carga em fornecedores de uma empresa de engenharia que atua na rea de projetos de grande

    porte, especialmente em regime EPC Engineering, Procurement and Construction. Tal

    transporte feito por terceiros, porm a empresa tem total liberdade de definio de roteiros

    bem como de estruturao e programao das coletas. Atravs desta anlise ser proposto um

    modelo a ser aplicado para que o aproveitamento dos veculos utilizados seja o mximo

    possvel e, conseqentemente, os custos sejam reduzidos. Tal caso caracterizado como um

    problema de roteirizao de veculos, com coleta fracionada, frota heterognea, janelas de

    tempo e custos escalonados, que consistem em faixas de custeio que variam, em patamares,

    conforme a faixa de distncia percorrida. Para sua resoluo, sero aplicadas tcnicas de

    Pesquisa Operacional, com o desenvolvimento de uma programao que ter por base um

    algoritmo da literatura, com as devidas adaptaes e premissas. Tal programao ser

    desenvolvida no ambiente Microsoft Excel em linguagem VBA Visual Basic for

    Applications , cuja difuso no ambiente empresarial ampla. Numa etapa anterior

    heurstica haver a utilizao do software de otimizao Xpress para a resoluo exata de uma

    verso reduzida do problema. A viabilidade da aplicao do modelo desenvolvido,considerando os ganhos a serem obtidos, poder ser observada pela comparao com dados de

    demanda e custos reais de um projeto recentemente finalizado pela empresa. Deste modo, ser

    comprovado que as tcnicas de Pesquisa Operacional so de grande valia tomada de deciso

    em casos combinatrios como este e ajudam a promover reduo de custos e melhorias nos

    processos atuais das empresas.

    Palavras-chave: Pesquisa Operacional. Logstica de transportes. Roteirizao.

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    ABSTRACT

    This report has the goal of studying the management process of load collects in

    suppliers of an Engineering enterprise that acts in the area of large projects, especially in EPC

    Engineering, Procurement and Construction regime. Such transportation is done by third-

    party, however the enterprise has total freedom to define itineraries and to structure and to

    program collects. Through this analysis, a model will be proposed to be applied for the

    obtaining of the best vehicle using and, consequently, the reducing in costs. The case in focus

    is characterized as a routing problem with split delivery, mix vehicle, time windows and

    scaled costs, that consists in values of costing that vary , in levels, according to ranges of

    traveled distance. For its resolution, techniques of Operations Research will be applied,

    resulting in the development of a programming that uses for basis an algorithm from specific

    literature, with the necessaries adaptation and assumptions. This programming will be

    developed in the Microsoft Excel environment, in VBA Visual Basic for Applications

    language, whose diffusion in the business environment is wide. Before the development of the

    heuristics, there will be the use of the optimization software Xpress to the exact resolution of

    a reduced version of the problem. The feasibility of application of the developed model,

    considering the earnings to be obtained, will be possible to be observed through thecomparison with demand data and real costs of a project recently finished by the company. In

    this way, it will be proved that Operations Research techniques are important in decision

    processes in combinatory cases like this and help to promote cost reduction and

    improvements in current processes of the companies.

    Keywords: Operations Research. Logistics. Routing.

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    LISTA DE FIGURAS

    Figura 1: Fluxograma tpico de um empreendimento tipo EPC. .............................................. 20

    Figura 2: Organograma tpico de um empreendimento tipo EPC. ........................................... 21

    Figura 3: Fluxograma da rea de Suprimentos. ........................................................................ 22

    Figura 4: Inter-relacionamento entre as reas de Suprimentos................................................. 23

    Figura 5: Curva exemplo da questo de custos escalonados do problema. .............................. 27

    Figura 6: Fluxograma da rea de logstica de transportes. ....................................................... 28

    Figura 7: Esquema das coletas atuais. ...................................................................................... 30

    Figura 8: Esquema da proposta de roteamento a ser aplicada nas coletas ............................... 31

    Figura 9: Esquema de coletas exclusivas (Chen et al., 2007) .................................................. 38Figura 10: Esquema de utilizao de coleta fracionada (Chen et al., 2007) ............................ 38

    Figura 11: Esquema da proposta de roteamento a ser aplicada utilizando coletas fracionadas.

    .................................................................................................................................................. 39

    Figura 12: Coleta no-otimizada feita nos ns B e C. .............................................................. 44

    Figura 13: Coleta otimizada realizada nos ns B e C. .............................................................. 44

    Figura 14: Fornecedores a serem atendidos e depsito central. ............................................... 46

    Figura 15: Definio da semi-reta de origem e do sentido de rotao. .................................... 46Figura 16: Resultado grfico do roteamento pelo mtodo de varredura. ................................. 47

    Figura 17: Exemplo de funo de custos sem descontinuidade(Extrado de Winston, 2004).. 48

    Figura 18: Funo de custos com descontinuidade presente neste problema........................... 50

    Figura 19: Exemplo de formao de sub-rota(pelo veculo 1) evitada pelo conjunto de

    restries (20). .......................................................................................................................... 57

    Figura 20: Planilha de insero de dados para obteno do mapa plotado. ............................. 65

    Figura 21: Mapa plotado representando os fornecedores a serem visitados. ........................... 66

    Figura 22: Viso aproximada dos fornecedores a serem atendidos no estado de So Paulo.

    67

    Figura 23: Funo de custos com descontinuidade presente neste problema........................... 73

    Figura 24: Malha de testes, com localizao dos fornecedores e demandas. ........................... 75

    Figura 25: Resultado da otimizao da malha de teste. ............................................................ 76

    Figura 26: Resultado da aproximao dos experimentos a um modelo exponencial. .............. 78

    Figura 27: Resultado da aproximao dos experimentos a um modelo potencial.................... 78

    Figura 28: Descrio do algoritmo de Dullaert(2002), extrada de Belfiore (2006). ............... 82

    Figura 29: Descrio do algoritmo de Dullaert(2002) adaptado pelo autor. ............................ 84

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    Figura 30: Rotas a serem percorridas pelos veculos de 1 a 4 da semana 11. .......................... 95

    Figura 31: Rotas a serem percorridas pelos veculos de 5 a 7 da semana 11(viso aproximada

    da figura 29).............................................................................................................................. 96

    Figura 32: Mudana no nmero de veculos, por tipo, com a proposta de roteirizao. .......... 98

    Figura 33: Mudana percentual na utilizao dos veculos, por tipo, com a proposta de

    roteirizao. .............................................................................................................................. 99

    Figura 34: Mudana na utilizao dos veculos, por tipo, conforme cada cenrio de incluso

    de veculo analisado................................................................................................................ 103

    Figura 35: Mudana percentual na utilizao dos veculos, por tipo, conforme cada cenrio

    analisado ................................................................................................................................. 103

    Figura 36: Mudana na utilizao dos veculos, por tipo, conforme cada cenrio de aumentodo valor do frete de carreta analisado ..................................................................................... 105

    Figura 37: Framework sugerido por Wagner & Krause (2009) para desenvolvimento de

    fornecedores............................................................................................................................ 108

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    LISTA DE TABELAS

    Tabela 1: Dimenses e caractersticas de um problema de roteirizao de veculos (Belfiore,

    2006). ........................................................................................................................................ 36

    Tabela 2: Latitudes e longitudes dos fornecedores e centro de distribuio. ........................... 64

    Tabela 3: Viso parcial da tabela de distncias entre os fornecedores. .................................... 69

    Tabela 4: Tabela de fator mdio de circuito por pas (Ballou et al., 2002). ............................. 71

    Tabela 5: Tipos de veculo e suas respectivas capacidades. ..................................................... 72

    Tabela 6: Custos conforme cada tipo de veculo e faixa de distncia percorrida. .................... 73

    Tabela 7: Distncias entre os pontos da malha de teste(valores em km). ................................ 76

    Tabela 8: Tempo de execuo da modelagem em relao quantidade de fornecedores. ....... 77Tabela 9: Estimativas de tempo de execuo. .......................................................................... 79

    Tabela 10: Viso parcial do relatrio de truckload. ................................................................. 91

    Tabela 11: Viso parcial do relatrio de coletas especiais. ...................................................... 92

    Tabela 12: Viso parcial do relatrio detalhado de coletas roteirizadas. ................................. 93

    Tabela 13: Viso parcial do relatrio gerencial de coletas roteirizadas. .................................. 94

    Tabela 14: Correspondncia entre pontos da semana 11 e seus respectivos fornecedores. ..... 95

    Tabela 15: Comparativo de custos de transporte do projeto. ................................................... 97Tabela 16: Comparativo entre cenrios das anlises de sensibilidade de incluso de veculos

    ................................................................................................................................................ 101

    Tabela 17: Comparativo entre cenrios das anlises de sensibilidade dos preos de carreta . 104

    Tabela 18: Comparativo financeiro entre os cenrios de aumento de preo das carretas ...... 105

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    LISTA DE SIGLAS

    CD Centro de distribuio

    CLM Certificado de liberao de materiais

    NF Nota fiscal

    PMBOK Project Management Body of Knowledge

    EPC Engineering, Procurement and Construction

    PMI Project Management Institute

    F.o. Funo objetivo

    S.a. Sujeito a

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    SUMRIO

    1. INTRODUO .................................................................................................................... 15

    2. DESCRIO DA EMPRESA ............................................................................................. 17

    2.1. Caractersticas gerais ..................................................................................................... 17

    2.2. Centros de competncias ............................................................................................... 18

    2.3. Principais obras ............................................................................................................. 19

    2.4. rea de atuao na empresa .......................................................................................... 19

    3. DEFINIO DO PROBLEMA .......................................................................................... 25

    3.1. Descrio do problema .................................................................................................. 25

    3.2. Processo atual ................................................................................................................ 273.3. Objetivo do trabalho ...................................................................................................... 29

    4. ESTUDO DO PROBLEMA ................................................................................................ 33

    4.1. Roteirizao de veculos ................................................................................................ 33

    4.2. Roteirizao de veculos com coletas fracionadas ........................................................ 37

    4.3. Roteirizao de veculos com janelas de tempo ............................................................ 39

    4.4. Roteirizao de veculos com frota heterognea ........................................................... 41

    4.5. Heursticas-base ............................................................................................................. 434.6. Custos escalonados ........................................................................................................ 48

    4.7. Formulao do modelo proposto ................................................................................... 50

    4.8. Detalhamento do modelo proposto ................................................................................ 54

    5. COLETA E ANLISE DE DADOS ................................................................................... 63

    5.1. Dados de localizao dos fornecedores ......................................................................... 63

    5.2. Demais dados pertinentes ao problema ......................................................................... 71

    6. RESOLUO DO PROBLEMA ........................................................................................ 75

    6.1. Programao e resoluo exata do modelo.................................................................... 75

    6.2. Heurstica a ser utilizada e adaptaes .......................................................................... 79

    6.3. Implementao computacional da heurstica ................................................................. 86

    7. ANLISE DOS RESULTADOS ......................................................................................... 89

    7.1. Premissas do experimento computacional heurstico .................................................... 89

    7.2. Resultados obtidos ......................................................................................................... 91

    7.3. Anlises de sensibilidade ............................................................................................... 99

    7.4. Desenvolvimento de fornecedores............................................................................... 107

    7.5. Anlise crtica e consideraes .................................................................................... 109

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    8. CONCLUSES E PRXIMOS PASSOS ........................................................................ 111

    REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ................................................................................. 113

    APNDICE A PROGRAMAO NO XPRESS ............................................................... 115

    APNDICE B ARQUIVO DE INICIALIZAO DO XPRESS ..................................... 119

    APNDICE C RESULTADO DO XPRESS IMPRESSO ................................................ 120

    APNDICE D TELAS DE RESULTADO DO XPRESS ................................................. 125

    APNDICE E MACRO PARA PLANILHA DE DISTNCIA ENTRE

    FORNECEDORES ................................................................................................................ 127

    APNDICE F PROGRAMAO DA HEURSTICA DE INSERO DE

    DULLAERT(2002) ADAPTADA .......................................................................................... 129

    APNDICE G RELATRIO DE TRUCKLOADS ........................................................... 150

    APNDICE H RELATRIO DE COLETAS ESPECIAIS ............................................. 153

    APNDICE I RELATRIO DETALHADO DE VECULOS ROTEADOS ................... 155

    APNDICE J RELATRIO GERENCIAL DE VECULOS ROTEADOS .................... 196

    APNDICE L DETERMINAO DE PREOS DOS VECULOS .....................................

    INTERMEDIRIOS A SEREM UTILIZADOS NA ANLISE DE SENSIBILIDADE ... 207

    APNDICE M PLANILHA DE CORRESPONDNCIA ................................................ 211

    ANEXO 1 LINHAS DE TENDNCIA (EXCEL) ............................................................. 213

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    1. INTRODUO

    Uma empresa de projetos de engenharia de grande porte muitas vezes concentra sua

    ateno na elaborao de plantas, esquemas e desenhos, alm da parte de construo,

    focando-se muito no resultado e esquecendo-se, por vezes, dos procedimentos intermedirios

    necessrios para que os materiais cheguem em perfeito estado e do modo mais rpido e barato

    possvel.

    Este trabalho ser realizado na Promon Engenharia, empresa esta que realiza

    empreendimentos de grande porte em diversos ramos da engenharia, sendo uma das mais

    importantes empresas de seu setor, e apresenta um estudo voltado para seu departamento deSuprimentos mais especificamente para a rea de logstica de transporte, interna mesma ,

    rea esta que, apesar de no ser o centro das atividades de uma empresa deste ramo,

    desempenha um importante papel pois a maioria dos custos incorridos em seus projetos passa

    por essa rea atravs de gastos com aquisies de materiais, equipamentos e servios e fluxo

    dos mesmos. A anlise da situao apresentada neste trabalho possvel devido ao vnculo

    entre o aluno e a empresa atravs de estgio na rea de Suprimentos de um projeto realizado

    pela mesma, sendo possvel, assim, observar procedimentos e obter informaes necessriaspara o estudo no grau de aprofundamento desejado.

    O foco deste trabalho a reduo dos custos de transporte terrestre, para a qual ser

    realizado um estudo que resultar na indicao das rotas e veculos a serem utilizados, com a

    finalidade de propiciar um melhor aproveitamento da capacidade dos mesmos nas coletas de

    materiais nos fornecedores haja visto que, atualmente, o resultado que se tem no to

    satisfatrio. Para tanto, sero empregadas tcnicas de Pesquisa Operacional que auxiliaro na

    otimizao do caso. A motivao para este estudo a melhor estruturao da rea de logstica

    de transportes com vistas reduo dos gastos e a busca por diferenciais competitivos com

    relao ao mesmo departamento de outras empresas.

    O trabalho estruturado em 10 captulos, conforme o que se segue.

    O captulo1 consiste na introduo e motivao do trabalho, bem como no

    esclarecimento do vnculo entre aluno e empresa e objetivos gerais.

    O captulo 2 apresentar a Promon Engenharia e versar brevemente sobre suas

    histria e principais obras, abordando aspectos organizacionais e estruturais da empresa, como

    diagrama de relacionamento entre as reas da empresa, organograma tpico de um

    empreendimento EPC Engineering, Procurement and Construction e o fluxograma do

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    processo coordenado pela rea de Suprimentos. Este captulo d o embasamento necessrio

    para contextualizar o leitor das peculiaridades de uma empresa do ramo de projetos.

    O captulo 3 aborda a definio do problema e o objetivo proposto para este trabalho.

    Explicando mais a fundo a rea de logstica de transportes, h a apresentao do fluxograma

    desta rea e as rotinas da mesma, que se encarrega do recebimento das notas fiscais dos

    fornecedores e da programao das coletas com a transportadora terceirizada, sobre a qual se

    tem influncia gerencial e deciso sobre os roteiros. O processo atual de coletas com todas

    suas restries ser abordado e o objetivo de reduo de gastos ser definido.

    O captulo 4 far um estudo do problema, abordando a reviso da literatura para cada

    um dos tpicos que compe o caso em anlise. Ainda ser sugerida a modelagem matemtica

    para a situao e cada uma das restries ser detalhada, evidenciando sua real funo nomodelo.

    O captulo 5 versar sobre a coleta de dados para sua posterior utilizao na resoluo

    do problema. A localizao dos fornecedores e o modo como so tratados os dados para

    obteno das distncias, bem como as ferramentas utilizadas nessa etapa e premissas

    utilizadas so claramente apresentadas e justificadas. Outros dados necessrios, que podem

    ser obtidos de forma mais direta, so tambm abordados.

    O captulo 6 iniciar com um estudo sobre a resoluo exata de um problema destetipo em verso reduzida. A seguir, a implementao da heurstica ser abordada, atravs da

    explicao mais detalhada do algoritmo proposto por Dullaert(2002) e todas as alteraes

    necessrias para que o mesmo seja adequado resoluo do problema deste trabalho. A

    implementao computacional tambm brevemente discutida neste captulo.

    A anlise dos resultados o tema do captulo 7. As premissas utilizadas na formulao

    so explicadas de modo a embasar melhor os resultados que so apresentados na seqncia. A

    seguir, so apresentados os resultados sob a forma de relatrios simples, mas que podem serutilizados no dia-a-dia da empresa. Neste captulo ser feito o estudo da viabilidade financeira

    e de aplicao do modelo proposto empresa, bem como a anlise crtica dos resultados.

    O captulo 8 apresenta as concluses deste estudo e os pontos de melhoria e

    continuidade do mesmo. O captulo 9 trata, das referncias bibliogrficas, componentes

    importantes do desenvolvimento do trabalho.

    Estruturado desta forma, permite o adequado acompanhamento do raciocnio utilizado

    na resoluo do caso, onde as tcnicas aprendidas por um Engenheiro de Produo, sobretudo

    as da rea de Pesquisa Operacional, foram essenciais para o estudo e posterior resoluo do

    caso.

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    2. DESCRIO DA EMPRESA

    Nesta seo do relatrio sero abordadas caractersticas gerais da empresa na qual o

    trabalho ser realizado, tais como seu histrico, principais ramos de atuao, estrutura interna,

    conceito de centros de competncia, fluxogramas e organogramas tpicos de seus

    departamentos e a responsabilidade de cada uma das partes da empresa no resultado final.

    Ainda, ser apresentada qual a espcie de vnculo do aluno com a empresa bem como

    a rea de atuao do mesmo e seus respectivos desdobramentos, evidenciando as

    responsabilidades e atividades pertinentes a cada uma das micro-reas que a compe.

    2.1. Caractersticas gerais

    A Promon S.A. uma empresa brasileira criada no ano de 1960 pela aliana entre duas

    empresas: a americana Procon Inc. (Incorporation) e a brasileira Montreal Montagem e

    Representao Industrial S.A. e atua nas reas de projeto, construo e gerenciamento de

    complexas e grandes solues de infra-estrutura em setores-chave da economia nacional, tais

    como nas reas de leo e gs, termoeltricas, hidroeltricas, indstrias de minerao emetalurgia, construo civil, transportes urbanos, telecomunicaes e tecnologia da

    informao.

    As operaes da empresa, atualmente, se estruturam divididas em trs frentes: Promon

    Engenharia (subsidiria integral), Promon Logicalis (fuso da Promon Tecnologia com as

    operaes do Grupo Logicalis na Amrica Latina que est em processo de separao da

    Promon S.A.) e Trpico (que uma joint venture com CPqD Centro de Pesquisa e

    Desenvolvimento em Telecomunicaes e Cisco).O estgio foi realizado na Promon Engenharia, empresa que passaremos a nos focar

    daqui em diante, responsvel por projetos de todo portflio com exceo dos projetos que

    versam sobre Tecnologia da Informao e Telecomunicaes.

    A Promon Engenharia doravante denominada apenas por Promon tem como uma

    de suas peculiaridades algo de carter inovador: atrelar todo o seu capital s mos dos

    funcionrios ativos da empresa. Todos eles so incentivados a adquirirem aes da empresa e,

    assim, trabalharem pelo que deles prprios. Isso faz parte do ideal da companhia fornecer

    uma vida profissional mais gratificante aos funcionrios bem como valorizar o esprito

    colaborativo entre os mesmos com vista a um objetivo comum de fazer o negcio prosperar.

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    2.2. Centros de competncias

    As competncias estratgicas da companhia so promovidas pelos chamados Centros

    de competncias e tm a finalidade de assegurar que todo o conhecimento tcnico seja

    utilizado pela empresa e da forma mais adequada s operaes, gerindo tambm os

    profissionais e suas prticas. So quatro seus centros de competncia: gerenciamento de

    projetos, engenharia, gesto de fornecimentos e construo e montagem. Tais reas no esto

    fisicamente separadas, sendo que os profissionais participantes de cada uma delas so

    alocados em uma delas conforme a sua funo exercida, recebendo treinamentos conforme a

    sua rea atuao. Abaixo segue uma breve explanao sobre os centros com base em

    informaes divulgadas pela prpria empresa, que sintetizam os focos para o domnio das

    tcnicas de engenharia e gerenciamento bem como para a capacitao e qualificao de uma

    equipe apta a atuar em projetos de grande porte.

    - Gerenciamento de Projetos: fundamental para os objetivos do negcio, afinal esse o core

    da empresa. Todos os trabalhos de gerenciamento de projetos so divididos em nove reas de

    conhecimento propostas pelo PMI (Project Management Institute), conforme abordam

    Carvalho e Rabechini Jr. (2006): integrao, escopo, prazo, risco, comunicao, qualidade,

    custo, suprimentos e recursos humanos. H um alto nvel de especializao em gerenciamentode projetos e suas atividades, com base nos fundamentos do PMI, especificamente nas

    prticas sugeridas pelo PMBOK (Project Management Body of Knowledge), o que culminou

    no desenvolvimento de melhores prticas de gerenciamento, que levaram ao desenvolvimento

    do SPG Sistema Promon de Gerenciamento.

    - Engenharia: preza pelo nvel e conhecimento tcnico profissional e passa por treinamentos e

    desenvolvimentos constantes em capacitaes e especializaes tcnicas. Possuem foco nas

    seguintes disciplinas tcnicas: mecnica, tubulao, processos, instrumentao, civil eeltrica.

    - Gesto de Fornecimentos: a empresa sabe que muito de seu trabalho dependente de seus

    fornecedores em termos de disponibilidade e qualidade de matria-prima e tambm da

    confiabilidade nos produtos e datas de entrega acordados. Assim, a empresa faz questo de

    manter uma forte rede de relacionamentos com seus parceiros e fornecedores a fim de

    consolidar e gerir eficientemente seus contatos, que devem ser capazes de cobrir com

    qualidade, rapidez e competitividade as demandas criadas por cada projeto.- Construo e Montagem: atravs da crescente demanda de contratos do tipo EPC

    (Engineering, Procurement and Construction) , a Promon tem se especializado cada dia mais

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    nessa rea, que transforma em realidade tudo o que foi projetado, implementando e dando

    forma ao que foi contratado. Alm de se utilizar da experincia em outros ramos e promover

    treinamentos para os funcionrios desta rea, h o aprimoramento constante dos processos de

    trabalho e uma forte preocupao com questes relacionadas segurana, qualidade, meio-

    ambiente e com o prprio material humano da empresa. As principais atividades realizadas

    em campo so os treinamentos, diligenciamento, comissionamento, start-up e questes

    relacionadas pr-operao alm da montagem propriamente dita.

    2.3. Principais obras

    A Promon j participou, no decorrer de sua histria, de vrios eventos de sucesso.

    Alguns exemplos a serem citados, nas duas ltimas dcadas so:

    - Implantao da Linha Vermelha no Rio de Janeiro (via urbana entre o Aeroporto

    Internacional do Rio de Janeiro e o centro da cidade);

    - Participao da construo do Metr de Lisboa;

    - Expanso da fbrica da Ford em Taubat;

    - Implantao da Usina Termeltrica de Uruguaiana;

    - Ampliao do plo industrial da Petrobrs em Guamar;

    - Unidade de gerao de hidrognio da REFAP;

    - Expanso de usina da Cia. Siderrgica de Tubaro;

    - Contrato de ampliao da Fosfrtil;

    - dentre outros.

    2.4. rea de atuao na empresa

    O vnculo com a empresa foi estabelecido atravs de estgio realizado na rea de

    Suprimentos da Promon Engenharia (cujos membros compem o Centro de competncias de

    gesto de fornecimentos), mais precisamente dentro do projeto da REVAP Refinaria

    Henrique Laje, que foi realizado em consrcio com outras duas empresas.

    O projeto no qual houve a insero na empresa era do tipo EPC. Ou seja, a Promon era

    incumbida de projetar a refinaria por inteiro, desde as partes de projeto de engenharia quetraariam os componentes das mquinas e plantas do local e definiriam as necessidades

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    posteriores , passando pela parte de suprimentos que incumbida de ir ao mercado e

    adquirir os componentes necessrios previstos inicialmente no projeto e chegando na parte

    de construo que se instala no local onde o projeto deve tomar forma e deve promover,

    alm da montagem, os testes, comissionamento e partida do empreendimento.

    Um fluxograma tpico de um projeto EPC pode ser visto na figura 1.

    Figura 1: Fluxograma tpico de um empreendimento tipo EPC

    No fluxograma da figura 1, pode-se ver o processo em etapas: inicia-se com o cliente

    necessitando de um projeto e estabelecendo os requisitos que o mesmo deve possuir. Aps a

    concorrncia de vrias empresas e consrcios pelo empreendimento cada um deles

    apresentando suas propostas, a negociao feita para que um licitante seja vencedor e assine

    o contrato. Depois disso, so definidas as atividades de cada uma das reas de conhecimentodo PMI e a engenharia com suas 6 disciplinas (mecnica, eltrica, tubulao, processo,

    instrumentao e civil) comea a montar efetivamente o projeto e requisitar os materiais,

    equipamentos e servios necessrios ao departamento de suprimentos, que se encarrega de sua

    compra e fornecimento. Ao chegar na obra, os materiais so utilizados e a engenharia se

    encarrega de transformar o projeto at ento no papel em realidade.

    Um exemplo de organograma de um empreendimento deste tipo apresentado na

    figura 2.

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    Figura 2: Organograma tpico de um empreendimento tipo EPC

    A rea de Suprimentos da empresa responsvel, em linhas gerais, por receber as

    requisies de materiais da Engenharia do projeto e iniciar um processo de contratao de

    tudo o que ser necessrio para a constituio fsica do projeto. Aplicando os processos do

    SPG que, como dito anteriormente, possuem por base os mesmos princpios do PMI, a rea de

    Suprimentos pode ser dividida em quatro micro-reas: planejamento estratgico, compras,

    diligenciamento e inspeo e logstica de transportes. Na figura 3, temos um fluxograma da

    rea de Suprimentos, que apresenta os principais procedimentos executados.

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    Apoio nacomposio dos

    custos emconcorrncias

    Fechamentodo

    contrato?

    Coletas de preoso enviadas

    Fim

    Fornecedoranalisa e envia

    propostas

    Recebimento daspropostas

    comerciais etcnicas

    Anlise daspropostasrecebidas

    NegociaoEscolha dosfornecedores

    Emisso dospedidos de comprae contratos

    Diligenciamento Inspeo dosprodutos

    Gerenciamentoda entrega e doscontratos

    Necessitade mais

    produtos?

    Fim do contrato

    Emisso desuplementos de

    pedidos de compra

    SIM

    NO

    NO

    SIM

    Entrega

    Figura 3: Fluxograma da rea de Suprimentos

    A micro-rea de planejamento estratgico atua prioritariamente no incio do projeto e

    cuida das questes de oramentao, em estabelecer as diretrizes a serem seguidas quanto

    diviso de tarefas dentro da rea e quanto s necessidades do projeto e atravs de cotaes ou

    estimativas compe uma prvia dos custos dentro do mesmo. Toma decises tendo em visto

    os cronogramas, realoca funcionrios e tem profundo conhecimento daquilo que ocorre em

    todas as outras trs micro-reas.

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    PlanejamentoEstratgico

    Compras

    Logstica detransporte

    Diligenciamento

    e inspeo

    Figura 4: Inter-relacionamento entre as reas de Suprimentos

    A micro-rea de compras aquela que d incio a todo o processo de aquisio,

    inclusive tendo por base as diretrizes de Gesto de Aquisies do PMBOK. Ela recebe as

    listas de necessidades do projeto com relao a materiais, equipamentos e servios necessrios

    e vai ao mercado buscar cotaes com a finalidade de verificar quais so as melhores

    oportunidades existentes para os produtos necessrios.

    Segundo Carvalho e Rabechini Jr. (2006), os principais processos de aquisies so:

    planejamento das aquisies, planejamento da solicitao, solicitao, seleo das fontes,

    administrao de contratos e encerramento dos contratos. Estes processos praticamente

    descrevem a rea de compras. Explicando em outras palavras, ela o principal intermediador

    entre as rea de engenharia e construo com os fornecedores, responsvel por receber as

    propostas tcnicas e comerciais dos proponentes e analisando-as num momento posterior. A

    rea de compras separa os itens conforme as disciplinas de trabalho, verifica em uma lista

    (Vendor List) quais so os fornecedores pr-selecionados para tal fornecimento, elabora as

    coletas de preo com os itens a serem cotados e condies de fornecimento esperadas bem

    como as cartas-convite que so enviadas junto com o pedido de cotao para convidar o

    fornecedor a participar do processo de coleta. Em seguida, so recebidas as propostas dos

    interessados e so comparadas em termos de, prioritariamente, preo e tambm de prazo de

    fornecimento. Aps a deciso do melhor fornecedor para cada tipo de material, iniciado o

    processo de negociao com a finalidade de obter maiores descontos na aquisio. Sendo

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    fechado o acordo, o pedido de compra emitido internamente, com a colocao de dados no

    sistema e impresso de vias para o fornecedor e tambm para a aprovao da diretoria.

    Cabe a compras elaborar aditivos de pedidos, que complementem os pedidos j

    efetuados, bem como toda a comunicao com fornecedores referente s propostas e

    negociao. Toda a documentao conferida e arquivada por este departamento de

    Suprimentos.

    A micro-rea de diligenciamento e inspeo tem a preocupao de saber como est o

    andamento das operaes de fabricao e entrega dos materiais, bem como se encarrega de

    monitorar o processo de inspeo de todas as aquisies. Ela recebe relatrios das quantidades

    j fabricadas, em qual fase da operao as peas se encontram, as datas previstas e revisadas

    para a disponibilizao para inspeo. Tem grande contato com a empresa contratada parainspeo dos materiais e equipamentos e recebe relatrios regularmente para ter controle das

    atividades j realizadas e por realizar e tambm para ter conhecimento da qualidade dos

    produtos que esto sendo apresentados.

    J a micro-rea de logstica de transportes responsvel pelas coletas de materiais nos

    fornecedores ou pontos de entrega, em geral e levar os produtos at a obra, onde sero

    efetivamente utilizados. Esse processo envolve a escolha da transportadora que tenha o

    servio que melhor atenda as necessidades da operao e tambm um preo competitivo,afinal o papel da logstica fazer os produtos sarem de um ponto e chegarem a outro de

    forma otimizada, seja no aspecto de prazo ou no aspecto de custo.

    Cabe tambm logstica toda a parte de verificao de notas fiscais, para que no

    ocorram erros nas entregas (faltas de produtos).

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    3. DEFINIO DO PROBLEMA

    Neste captulo, o foco ser dado micro-rea de logstica de transportes. Ser descrito

    o processo atual de coletas bem como as partes envolvidas na questo operacional. Atravs da

    anlise da situao atual das coletas realizadas, ser definido o problema, ou seja, a situao

    que pode ser melhorada e, portanto, ser o foco deste trabalho: a no eficiente utilizao da

    capacidade dos veculos utilizados, o que implica em maiores gastos por parte da empresa.

    Sero abordadas, ainda, idias iniciais de alteraes que devam ser feitas ao processo

    para que, num prximo momento, possamos modelar matematicamente a situao.

    3.1. Descrio do problema

    Dentro da rea de logstica de transportes, como j abordado anteriormente, temos

    como principal atividade a coleta de materiais nos fornecedores e a entrega dos mesmos na

    obra (cliente final). Porm o processo atual contm pontos a serem melhorados e sobre este

    assunto que o presente trabalho versar.

    As atividades da rea de logstica so, sobretudo, de gerenciamento da empresaterceirizada contratada, programando as coletas assim que os fornecedores a avisam que

    determinado lote de material j est pronto (fabricado e inspecionado) bem como de controlar

    o recebimento das notas fiscais de compra e a emisso de notas fiscais de venda dos produtos

    ao cliente final. Deste modo, a transportadora envia na data e local combinados o veculo do

    tipo especificado para coletar o material e lev-lo at o devido local de destino.

    Porm, embora exista uma data de entrega no pedido de compra para que os materiais

    estejam prontos, imprevisibilidades acontecem e os materiais no ficam prontos todos em umamesma data, ocorrendo atrasos e adiantamentos. Alm disso, muitas vezes as fbricas

    (fornecedores) ligam para programar a coleta sem os produtos ainda estarem prontos,

    ocasionando uma grande espera para o incio do carregamento dos veculos na data de

    programao marcada.

    Um outro fato que incentiva os fornecedores a entregarem os materiais pouco a pouco

    que, medida que eles liberam o material e as notas ficais, o prazo para receber o

    pagamento comea a ser contado. Ou seja, quanto antes o material for decretado liberado,

    mais cedo a empresa pode receber o pagamento pelos produtos fornecidos. Isso explica o fato

    de muitas vezes eles se precipitarem em marcar as coletas: na nsia da liberao dos produtos

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    que num breve futuro resultar no recebimento do capital, eles prevem uma data de entrega

    otimista, sendo um fato externo logstica que acaba atrapalhando suas operaes, pois um

    caminho pode gastar mais horas do que o combinado para a realizao desse carregamento.

    Assim, verifica-se a existncia de uma situao na qual h uma certa aleatoriedade nas

    coletas. Isto afeta diretamente o aproveitamento dos caminhes utilizados e poucas so as

    vezes em que possvel fazer um aproveitamento de veculos em rotas que passem por mais

    de um fornecedor. Isso resulta em custos altos que podem ser diminudos com o auxlio de

    uma sistemtica que concentre as coletas e utilize a roteirizao de veculos de modo a

    otimizar a utilizao dos caminhes com o objetivo de reduzir os custos com transporte.

    Por histrico de outros projetos EPC realizados na empresa, atravs de conversas com

    gestores e supervisores do departamento, sabe-se que um valor aceitvel a ser gasto comlogstica at 4% do valor gasto com a compra de materiais e equipamentos. Ou seja, na

    teoria, o oramento mximo de logstica poderia ser calculado como 4% da soma de tudo o

    que compras gastou na aquisio de matria-prima.

    Neste projeto em especfico, a REVAP, o oramento inicial de logstica estava

    previsto em cerca de 5 milhes de reais mas encerrou na casa dos 8 milhes. Isto pode parecer

    ruim primeira vista, mas sabendo-se que o projeto como um todo estava com gastos acima

    do planejado e que o valor percentual gasto com logstica foi cerca de 3,6% do total deaquisies, verificamos que o resultado no desastroso. Porm, h uma grande chance de

    melhoria otimizando os gastos atravs da adequao dos procedimentos e metodologias

    dentro desta rea com vistas a ter um gasto ideal de 2% na rea, que o recorde histrico de

    gasto logstico na empresa nas operaes j realizadas dado obtido com pessoas de grande

    experincia em projetos na empresa. Assim, uma oportunidade a ser desenvolvida para

    prximos projetos.

    Outra caracterstica deste problema a questo dos custos serem fixos para um mesmocaminho quando as distncias percorridas por eles esto dentro da mesma faixa ou variveis

    quando a distncia percorrida ultrapassa um determinado limite sendo que, a partir deste

    momento os custos se tornam variveis. A figura 5 apresenta a variao de custos de um

    caminho deste caso em funo da distncia percorrida.

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    Figura 5: Curva exemplo da questo de custos escalonados do problema

    Assim, ser abordado um problema de deciso sobre roteirizao de veculos com

    frota heterognea (diversos tipos de caminhes que realizam os transportes), janelas de tempo

    nos fornecedores e o melhor aproveitamento dos veculos atravs da utilizao de coleta

    fracionada com restries de capacidade dos veculos para atingir o objetivo da minimizao

    de custos, dado que tais custos no formam uma funo contnua.

    3.2. Processo atual

    Como j inicialmente descrito acima, no processo atual temos praticamente uma

    programao de coletas informal, pois assim que o material finalizado, as coletas vo sendo

    programadas e definido, sem uma metodologia fixa, qual o veculo que deve realizar a

    coleta, em que data e em que local. Geralmente, o veculo que realizar o trabalho escolhido

    conforme a tabela de disponibilidade da transportadora e conforme o peso e o volume das

    mercadorias a serem transportadas. A utilizao do espao interno dos caminhes deixa a

    desejar.

    Detalhando, podemos dizer que o processo de transporte dos materiais e equipamentos

    pode ser dividido, em geral, em duas etapas. A primeira, quando o fornecedor entra emcontato com a Promon e esta se incumbe de programar a coleta dos produtos, enviando um

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    veculo adequado empresa em data ento especificada. A transportadora terceirizada coleta

    o material e, aps conferncia, o leva at seu CD (centro de distribuio), onde o material fica

    estocado esperando a concluso de um procedimento fiscal especfico. Este procedimento

    consiste no recebimento da nota fiscal de compra do material nota esta que fora coletada

    juntamente com o material e enviada ao escritrio da Promon , conferncia dos dados tais

    como endereo, data, preo e peso e verificao de consistncia com o Certificado de

    Liberao de Materiais, oriundo da Inspeo, e posterior emisso da nota fiscal de venda dos

    mesmos materiais com uma certa margem de lucro. Num projeto do tipo EPCos materiais so

    comprados e revendidos, possibilitando ganhos tambm nessa operao.

    A segunda etapa do processo de transporte comea quando a nota fiscal de venda j foi

    emitida e ento ela enviada para o CD da transportadora de onde o material sair comdestino obra tambm em veculo adequado e com horrio programado e ser recebido por

    pessoal do cliente, que efetuar a conferncia do material descrito com o enviado no veculo.

    Aps a finalizao deste procedimento, o pagamento Promon realizado.

    Na figura 6, apresentamos um fluxograma para melhor ilustrar o que ocorre na rea de

    logstica de transportes.

    Material pronto Fornecedor

    contata logstica

    Logstica programa

    coleta

    Veculo enviado

    ao fornecedor

    Veculo chegapara coleta

    Carregamento, NF econferncia

    NF enviada aoescritrio e material

    ao CD

    Verificar sequantidadesem CLM e NF

    conferem

    Esperarcorrees

    Efetuar pagamentoe emitir NF de

    venda

    No

    Sim

    NF encaminhada transportadora

    Material levado obra

    Material recebido na obra

    Conferncia edescarregamento

    Pagamento efetuado

    Figura 6: Fluxograma da rea de logstica de transportes

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    Atualmente, o caminho que seguido pelo motorista da transportadora terceirizada

    definido por ele prprio, conforme sua experincia.

    3.3. Objetivo do trabalho

    O objetivo deste trabalho melhorar as atividades da empresa na rea de logstica

    atravs da utilizao de tcnicas e metodologias de Pesquisa Operacional, ou seja, sugerir para

    a empresa um modo de programar as coletas, utilizar os veculos e estabelecer rotas que

    levem em considerao todas as restries que a realidade impe por meio de um estudo

    aprofundado da situao.

    Posteriormente ser desenvolvido um algoritmo que traduza matematicamente ascircunstncias que permeiam o caso, permita a minimizao dos custos de transporte que a

    empresa incorre atualmente pela falta de uma sistemtica apropriada para o desenvolvimento

    de suas atividades.

    Trata-se de um problema de roteirizao de veculos com frota heterognea e janelas

    de tempo nos fornecedores, sujeito a restries de capacidade dos veculos no qual

    trabalharemos a insero da coleta fracionada como um modo de melhor aproveitar a baixa

    ocupao dos caminhes que, em alguns casos, chega a ser de menos de 10% de sua

    capacidade em peso.

    O custo total do servio segue uma tabela de preos que, conforme a distncia

    percorrida e o veculo utilizado, d o valor da viagem feita. A Promon pode interferir nas

    operaes da transportadora e definir qual o trajeto que ser percorrido e em quais

    fornecedores o veculo deve passar. Se a rota for deixada por conta da transportadora, corre-se

    o risco de termos caminhos mais longos e que tragam lucro maior transportadora e maiores

    gastos Promon. Ou seja, proveitoso um estudo que determine a roteirizao dos veculos

    de modo que se tenha um melhor resultado (reduo de gastos) para a empresa.

    Caso seja necessrio, haver a sugesto de melhorias de procedimentos

    organizacionais que favoream a melhor aplicao das tcnicas de Pesquisa Operacional. Este

    um caso que envolve no somente a rea de logstica de transportes mas tambm todos os

    trmites fiscais, necessidade (urgncia) da obra e questes de cunho financeiro que realizam

    os pagamentos aos fornecedores e cobram os clientes atravs das medies das entregas.

    Por exemplo, uma grande restrio que ocorre na rea que impede que as coletas

    sejam acumuladas por muito tempo para que um mesmo caminho possa fazer uma coleta

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    milk run1 o prazo de pagamento existente aps a liberao da nota fiscal. Normalmente,

    aps a emisso da nota fiscal de compra (oriunda do fornecedor), a Promon possui apenas 21

    dias para liberar o pagamento. Ou seja, a coleta, a conferncia e o pagamento devem ser

    efetuados dentro desse prazo. interessante que o material j tenha sido vendido ao cliente

    final para que, com parte deste dinheiro, possa se pagar o fornecedor. Para tanto, necessrio

    que a nota fiscal de venda seja emitida e o material tenha sido entregue e aceito no cliente.

    Assim, pode-se verificar que tempo uma grande restrio nesse caso haja visto que o no

    cumprimento do pagamento no prazo pode resultar em aes judiciais de cobrana dos

    fornecedores sobre a Promon. Uma mudana que poderia ser proposta seria a negociao do

    aumento desse prazo para 28 dias (corridos), prevendo isto inclusive contratualmente, o que

    deixariam os processos mais aliviados no que se refere presso por tempo.As figuras 7 e 8 apresentam a mudana que este trabalho pretende implementar nas

    atividades de coleta da empresa.

    Figura 7: Esquema das coletas atuais

    1

    Milk run: planejamento de coletas programadas no qual o objetivo traar uma rota que passe apenasuma vez em cada local durante seu trajeto e otimize a capacidade do veculo, resultando na reduo dos

    custos de transporte. (Moura & Botter, 2002)

    CD

    Obra

    F2F3

    F4

    F5F6

    F7

    F1

    F8

    F9

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    Figura 8: Esquema da proposta de roteamento a ser aplicada nas coletas

    As figuras acima relatam, respectivamente, a situao atual e a proposta a ser feita. No

    caso atual, os veculos partem do CD (Centro de distribuio) e vo a cada fornecedor (F1,F2, F3, etc.) e voltam com a carga pega at o CD. Como j citado anteriormente, muitas vezes

    esta coleta feita sem uma programao prvia e no se espera acumular uma quantidade de

    coletas que justifique a utilizao de toda a capacidade de um veculo. No se pode esperar

    muito tempo devido s questes de NF, porm o prazo de uma semana pode ser suficiente

    para coletar uma maior quantidade de materiais sem prejudicar tais procedimentos internos da

    empresa.

    A proposta da figura 8 visar a fazer uma programao, utilizando os veculos

    apropriados e percorrendo o caminho que otimize a utilizao de suas capacidades e a reduo

    dos custos, conforme tabela de custeio acordada com a transportadora. Um veculo passar em

    vrios locais em vez de passar em um ou dois (ou seja, em poucos) fornecedores, como feito

    hoje em dia no projeto, resultando na baixa utilizao da capacidade do veculo em grande

    parte das vezes.

    CD

    Obra

    F2F3

    F4

    F5

    F6

    F7

    F1

    F8

    F9

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    4. ESTUDO DO PROBLEMA

    Neste captulo, sero abordados os principais autores e obras que versam sobre a

    questo do roteamento (ou roteirizao) de veculos desde os casos mais simples, evoluindo

    at chegarmos no problema abordado: o roteamento de veculos com coletas fracionadas, frota

    heterognea e janelas de tempo.

    Alguns modelos baseados em programao matemtica sero apresentados, bem como

    o raciocnio envolvido nas restries e funes objetivo dos mesmos. Por fim, ser

    apresentado um modelo de programao que traduz matematicamente as circunstncias do

    problema, apresentando as restries necessrias e condizentes ao caso abordado, com suas

    devidas explicaes.

    4.1. Roteirizao de veculos

    A preocupao com a roteirizao de veculos algo que vem ganhando relevncia no

    cenrio logstico, haja visto que esta cincia a logstica tem adquirido cada vez mais um

    foco estratgico nas empresas pois, atravs de investimentos e estudos nesta rea, podem ser

    conquistados diferenciais de atendimento, com ganhos em tempo, custo e qualidade para

    todos os interessados no transporte das cargas fornecedores, transportadora e clientes.

    Segundo Christofides(1985), um problema bsico de roteirizao de veculos (ou

    roteamento de veculos ou simplesmente PRV) consiste na programao de veculos que se

    encontram em um depsito central a fim de que os mesmos possam atender aos clientes

    dispersos em uma determinada regio, conforme a demanda de cada um e a capacidade de

    cada veculo, de maneira a minimizar os custos despendidos nesta operao ou minimizar o

    tempo de percurso, entre outros. Em outras palavras, deve-se usar uma metodologia para que

    sejam definidas as melhores trajetrias para que, dentro das restries do problema real,

    tenha-se a otimizao como, por exemplo, a minimizao dos gastos para o transporte dos

    produtos.

    Trata da resoluo de um sistema de roteamento que, conforme Goldbarg e

    Luna(2000) um conjunto organizado de meios que possui como meta atender demandas

    localizadas em arcos ou ns de uma rede de transportes. Neste sistema (que podemos tambm

    chamar de malha ou rede), veculos devem ser utilizados para cobrirem as demandas

    associadas ao grafo com o menor custo possvel, caracterizando a soluo tima.

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    Uma formulao para o problema clssico introduzido acima apresentada por Fisher

    e Jaikumar (1981) apudTsuda(2007) e consiste no seguinte:

    Parmetros

    NV: nmero de veculos disponveis para serem utilizados na roteirizao

    n: nmero total de clientes/fornecedores a serem atendidos, sendo que 0 representa o depsito

    central e os ndices de 1 a n representam as diversas localidades a serem atendidas pelos

    veculos

    vC : capacidade do veculo v (em peso ou volume)

    ijc : custo da viagem da localidade (cliente/fornecedor) i para a localidadej

    id : demanda da localidade i

    S: Subgrafo qualquer do problema, excludo o depsito central

    Variveis

    v

    ijx : 1, se a rota de i atj percorrida pelo veculo v

    0, caso contrrio

    vijy : 1, se a demanda de i for atendida pelo veculo v

    0, caso contrrio

    Formulao

    Funo objetivo: i j v

    vijijxcmin (1)

    Sujeito a:

    =v

    v NVy0 (2)

    =v

    viy 1 i = 1, ..., n (3)

    i vii Cyq v = 1, ...,NV (4)

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    =i

    vj

    vij yx j = 1, ..., n; v = 1, ...,NV (5)

    =j

    vi

    vij yx i = 1, ..., n; v = 1, ...,NV (6)

    1,

    Sji

    vij Sx { } NVvnSnS ,...,1;12;,...,1 = (7)

    { }1,0vijx i = 1, ..., n;j = 1, ..., n; v = 1, ...,NV (8)

    { }1,0viy i = 1, ..., n; v = 1, ...,NV (9)

    A funo objetivo do problema clssico (1) visa a minimizao dos custos totais das

    viagens realizadas para atender todos os pontos do grafo. Pode ser utilizada tambm para

    minimizar as distncias totais percorridas caso substituamos os valores de custos por valores

    de distncias.

    A restrio (2) garante que todas as rotas comecem e terminem no depsito (indicado

    por i = 0). J o conjunto de restries (3), garante que cada ponto(fornecedor/cliente) seja

    visitado por apenas um veculo. O conjunto de restries (4) representa a limitao de

    capacidade do veculo a ser utilizado.

    Os conjuntos de restries (5) e (6) so restries de conservao de fluxo e,

    respectivamente, impedem que um veculo termine sua rota em um n que no seja o depsito

    central: para cada ponto h um arco de entrada para o veculo e um arco de sada.

    O conjunto de restries (7) impede a formao de sub-rotas. Os conjuntos de

    restries (8) e (9) definem as variveis vijx eviy como binrias.

    Esta formulao bsica pode ser incrementada o que, normalmente, ocorre na

    prtica. Existem vrias restries, das mais diversas ordens, que interferem na elaborao de

    um modelo matemtico que descreva a situao como ela realmente se apresenta. Com

    relao a isto, Belfiore(2006) realizou uma ampla anlise dos diferentes parmetros que

    podem ser levados em considerao na composio de um modelo desta rea da Pesquisa

    Operacional.

    Em sua obra, Belfiore(2006) apresenta agrupados tais parmetros que possuem

    influncia num problema de roteamento de veculos. Um resumo adaptado das caractersticas

    mais relevantes e/ou associadas ao caso, baseado na classificao feita por Belfiore(2006) se

    encontra a seguir, na tabela 1:

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    Tabela 1: Dimenses e caractersticas de um problema de roteirizao de veculos (Belfiore, 2006)

    Dimenso Caractersticas

    Minimizar custos de distribuio: fixos e variveis

    Minimizar distncia total percorridaMinimizar o nmero de veculosMinimizar a durao total das rotasLimite de capacidade em peso e volumeOperao de carga e descarga dos veculosLimitao do nmero de veculos disponvel de cada tipoJanelas de tempoAtendimento parcial ou total das demandasRestrio de servio em algum dia da semanaRoteiro que cada veculo deve percorrerQual veculo deve atender cada cliente em cada viagemQuantidade transportada de cada fornecedor no veculoInstante do incio de atendimento de cada cliente da rotaColetaEntregaColeta e entrega simultaneamenteFracionadaDe lotaoDeterminsticaProbabilsticaLocalizada nos nsLocalizada nos arcosLocalizada nos ns e nos arcos

    LimitadaIlimitadaHomogneaHeterogneaUm nico depstioVrios depsitosDuraoHorrio de almoo e demais interrupesPermisso para viagens de mais de um diaCada veculo pode visitar cada cliente uma vez na rotaCada cliente pertence a uma nica rotaUm cliente pode pertencer a mais de uma rota

    Outrashipteses

    Tamanho dafrota

    Tipo de frota

    Depsitos deveculos

    Jornada detrabalho

    Tipos deoperao

    Tipo de carga

    Tipo de demanda

    Localizao dademanda

    Funo objetivo

    Restries dosveculos

    Restries juntoa fornecedores

    Variveis dedeciso

    Com os parmetros acima podemos varrer uma vasta gama dos problemas de

    roteirizao de veculos e comear a estruturar uma linha de raciocnio prxima da realidade

    da empresa estudada neste trabalho.

    Interessante verificar a lista de possibilidades e variveis que esto envolvidas nesse

    problema de deciso no qual as tcnicas de Pesquisa Operacional sero de grande valia para

    resoluo.

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    No caso estudado, haver um problema de roteamento de veculos com coletas

    fracionadas, janelas de tempo e frota heterognea de veculos. Importante ainda, salientar que

    o modelo clssico se refere a entregas e utilizaremos o mesmo raciocnio para coletas.

    4.2. Roteirizao de veculos com coletas fracionadas

    Por coleta fracionada, entendamos quando um veculo que passe por um fornecedor

    coletando o material ali disponvel no colete obrigatoriedade todo o material ali disponvel.

    Isto pode acontecer em duas situaes: quando a carga a ser pega excede a capacidade do

    veculo ou ento quando o problema combinatrio indica que mais vivel dividir a cargaentre dois veculos para um melhor aproveitamento do espao interno de ambos, que propicia

    que o mesmo se dirija a outro fornecedor e l colete mais carga.

    Neste caso, diferentemente do problema tradicional, um mesmo fornecedor pode

    receber a visita de mais de um veculo. Em sua obra, Tsuda (2007) aborda a questo das

    coletas fracionadas em uma empresa importadora de produtos japoneses, onde as entregas

    deveriam ser realizadas por duas vans de modo a percorrer a menor distncia possvel. No

    caso do problema abordado neste trabalho, temos uma preocupao semelhante pois a tabela

    de custos escalonada conforme o caminho e a distncia total percorrida, mas o foco

    continua sendo no global: reduzir o custo total por meio da otimizao do todo em custos e

    no pelas distncias.

    Chen et al. (2007), abordando a questo de roteamento de helicpteros, apresenta um

    exemplo que ilustra bem o conceito e a utilidade da coleta fracionada que pode ser aplicado

    nas atividades de uma empresa. Abaixo seguem duas figuras 9 e 10 que trazem um

    comparativo entre duas abordagens de carregamento:

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    Figura 9: Esquema de coletas exclusivas (Chen et al., 2007)

    Figura 10: Esquema de utilizao de coleta fracionada (Chen et al., 2007)

    Nas figuras 9 e 10 apresentado um caso onde h um depsito central e 3fornecedores a serem atendidos. Os custos de cada viagem so colocados em cada seta. A

    carga a ser coletada est entre parnteses (2 unidades em cada um dos fornecedores). Sabe-se

    que a frota neste caso homognea e tem capacidade de carregamento de 3 unidades. No

    primeiro caso, opta-se por cada veculo coletar a carga de cada um dos fornecedores

    separadamente e o custo total dessa operao 18. H ociosidade nos caminhes, pois so

    coletadas apenas duas unidades quando a capacidade de 3.

    No segundo caso, dois veculos distintos passam por um mesmo fornecedor, cada um

    deles pegando uma parcela da carga ali disponvel. Isso implica em aproveitamento da

    capacidade interna do veculo e, na reduo de custos para 14, conforme custos indicados na

    0

    3

    2(2)

    (2)

    (2)

    333

    3

    33Veculo AVeculo BVeculo C

    0

    32

    (2)

    (2)

    (2)

    33Veculo AVeculo B

    3 3

    11

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    figura 10. Ou seja, o fornecedor 2 no atendido exclusivamente por um veculo com este

    tipo de coleta, configurando assim a coleta fracionada ou split delivery. A incluso de

    possibilidades fracionadas na coleta amplia a questo combinatria j existente num problema

    normal de roteamento de veculos.

    Utilizando este mesmo raciocnio no esquema apresentado nas figuras 7 e 8

    poderamos ter como resultado uma configurao como mostrada na figura 11.

    Figura 11: Esquema da proposta de roteamento a ser aplicada utilizando coletas fracionadas

    A suposta configurao tima apresentada acima(em resposta ao arranjo da figura 7)

    corresponde a um caso onde ocorrer coleta fracionada nos fornecedores 6 e 9 a melhor

    soluo para o problema em termos de aproveitamento de capacidade e conseqente reduo

    de custos.

    4.3. Roteirizao de veculos com janelas de tempo

    Janelas de tempo so os limites mnimos e mximos de horrio no qual a localidade a

    ser visitada pode receber um veculo para as aes de entrega ou coleta.

    CD

    Obra

    F2 F3

    F4

    F5F6

    F7

    F1

    F8

    F9

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    Recorrendo literatura, verifica-se que Solomon (1987) aborda a questo de janelas de

    tempo em roteamento de veculos, sobretudo com heursticas, que podem trazer como

    resultado uma aproximao muito boa com o que seria a situao tima. Ele se utiliza de sete

    tipos de heursticas construtivas:

    - Heurstica de economia: tendo como base o raciocnio de Clark & Wright (1964), explicado

    na prxima seo, busca agrupar na mesma rota pontos a serem visitados, utilizando um nico

    veculo que suporte a demanda dos mesmos;

    - Heurstica de econmica com tempo limite de espera: variao da heurstica anterior,

    acrescida da utilizao de um tempo mximo de espera para evitar que dois pontos com

    distncia temporal muito elevadas sejam unidos na mesma rota;

    - Heurstica do vizinho mais prximo, com orientao temporal: busca-se adicionar na mesmarota o ponto mais prximo, ponderando tal escolha em termos de distncia, tempo e urgncia;

    - Heurstica de insero I1, I2 e I3: inicia-se a rota de cada veculo com o ponto mais distante,

    analisando o limite superior de sua janela de tempo e aqueles pontos que resultariam na menor

    soma de tempo e distncia com relao ao depsito e insere outros pontos a serem includos

    na rota segundo critrios de ponderao de distncia e tempo;

    - Heurstica de varredura com orientao temporal: com base na heurstica de Gillet & Miller

    (1974), agrupa num determinado sentido de rotao com referencial no depsito, fornecedoresque no extrapolem a capacidade do veculo. Tal raciocnio explicado de modo mais

    detalhado na prxima seo.

    Aps tal explanao, Solomon se utiliza de 6 conjuntos de pontos a serem visitados

    utilizando tais heursticas e faz uma anlise do tempo computacional de cada uma delas.

    Arenales et al. (2007) abordam o problema bsico de roteamento de veculos incluindo

    a restrio de janelas de tempo, definido como o intervalo de tempo no qual o servio deve ser

    iniciado para o fornecedor i. Assim, cada fornecedor pode possuir uma janela de tempoprpria no qual deve ser atendido. O centro de distribuio poderia tambm possuir uma

    janela de tempo, mas isto no ocorre em nosso problema.

    Isto posto, apresentada por Arenales et al. (2007) a adio de algumas restries para

    que o problema seja modelado. Considerando:

    vis : instante de chegada do veculo v ao fornecedor i

    vjs : instante de chegada do veculo v ao fornecedorj (fornecedor diretamente visitado aps i)

    ijt : tempo de trajeto entre os fornecedores i ej

    ia : incio da janela de tempo no fornecedor i

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    ib : trmino da janela de tempo no fornecedorj

    0)( + vjijvi

    vij stsx i = 0, ..., n; j = 0, ..., n; v = 1,...,NV (10)

    ivii bsa i = 0, ..., n; v = 1,...,NV (11)

    O conjunto de restries (10) diz que se vijx for igual a zero, a restrio j estar

    satisfeita pois a multiplicao que acontece no primeiro membro deve ter um valor menor ou

    igual a zero; j se vijx for igual a 1, ou seja, se for percorrido o caminho direto do fornecedor i

    para o fornecedor j pelo veculo v, a desigualdade 0)( + ijvi

    vj tss deve ser satisfeita, ou

    seja, o instante em que o veculo chega em j deve ser, no mnimo, o instante em que elechegou em i mais o tempo de trajeto (e de carregamento em i).

    J o conjunto de restries (11), apenas limita que o instante em que o veculo v chega

    ao ponto i deve estar dentro da janela de tempo apropriada.

    Exemplificando, podemos ter casos onde os fornecedores s recebam veculos das 8h

    at s 17h. Outro fornecedor pode receber das 6h s 20h. Assim, a restrio de janelas de

    tempo visam no permisso de coleta em todo e qualquer horrio.

    4.4. Roteirizao de veculos com frota heterognea

    Os problemas de roteirizao de veculos normalmente apresentam formulaes com

    uma frota homognea de veculos, ou seja, com veculos de mesma capacidade. Em nosso

    caso, temos disposio alguns tipos de veculo distintos para serem utilizados nas coletas.

    A respeito disso, alguns estudos j foram feitos sobre fleet size and mix vehicle

    routing problems(FSMVRP), como Golden et al. (1984) que apresentam tal situao como aevoluo de um problema simples de roteamento(com nmero pr-determinado de veculos,

    todos com mesma capacidade) em conjuntura com o problema de dimensionamento de frota

    (determinar qual o tamanho da frota necessria e quantos veculos de cada tipo devem ser

    adquiridos ou alugados para satisfazer as demandas que so impostas). Aps esta definio,

    ele apresenta um algoritmo segundo Liu et al. (2009), a primeira formulao para problemas

    de FSMVRP que visa a minimizar a soma dos custos de aquisio dos veculos e dos gastos

    nas rotas do trajeto a ser percorrido.

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    O problema de roteamento de veculos com frota homognea j considerado NP-

    rduo (Liu, 2009) do ingls,NP-hard(nondeterministic polynomial time hard) , ou seja,

    exige um grande esforo computacional, cujo tempo para resoluo cresce exponencialmente

    conforme o nmero de pontos de anlise considerados, o que pode inviabilizar a resoluo por

    um algoritmo exato que demore muito tempo para conseguir a soluo tima. Assim, na

    maioria das vezes, estes problemas so solucionados atravs de heursticas e meta-heursticas.

    Dullaert et al. (2002), prope uma heurstica para o problema de roteamento de

    veculos de frota heterognea, com janelas de tempo e dimensionamento de frota, tendo por

    base a heurstica de insero de Solomon (1987), utilizando inclusive os dados de seu

    problema para testar sua nova heurstica com relao eficincia computacional. Porm o

    grande trunfo de seu trabalho ampliar o modelo de Solomon para uma frota heterognea.Porm, antes de aplic-la para os fornecedores que possuem demanda maior que a capacidade

    do maior veculo, o modelo prev que seja enviado do CD um caminho que ser inteiramente

    carregado e voltar ao ponto de origem. Este passo necessrio para a aplicao da heurstica

    em questo. Como critrio de inicializao, as rotas iniciais so compostas pelo fornecedor

    mais distante ainda no roteado. A partir de ento esta heurstica construtiva de insero passa

    a escolher a posio onde se dar a melhor insero para reduo do custo e qual fornecedor

    deve ser inserido. Para tanto, vale-se em suas anlises de ponderaes de acrscimo dedistncia, tempo e, especialmente, de custo fixo dos veculos de diferentes dimenses.

    Belfiore (2006) apresenta um problema que envolve a frota heterognea e tambm

    entregas fracionadas e janelas de tempo, ou seja, um problema de transporte que envolve a

    deciso de quanto coletar de carga em cada cliente e com qual veculo. Deve ser definido

    ainda qual o tipo deste veculo e o instante de incio da coleta, dada a possibilidade da

    demanda no ser pega integralmente por um s veculo e as restries de janela de tempo e

    tipos de veculo que podem ser recebidos impostas por cada um dos clientes. Como objetivo,deve ser feita a minimizao do custo total desta operao.

    Para atingir seu objetivo, Belfiore coleta dados de janelas de tempo, restrio a

    veculos e a demanda de cada um dos clientes, bem como as distncias entre cada um deles.

    Para a resoluo, ela aplica heursticas de economias e de insero para conseguir

    solues iniciais e depois aplica a meta-heurstica Scatter Search com intuito de aprimorar os

    resultados. Este procedimento baseia-se na anlise de solues presentes no chamado

    conjunto de referncia(que vem a ser uma srie de boas solues iniciais) do problema,

    atravs da ponderao da combinao destas solues.

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    Em sua obra, Belfiore aborda detalhadamente alguns tipos de problemas de

    roteamento de veculos, evoluindo dos casos mais simples at os mais complexos, como o que

    ela mesma aprofunda como tema de seu trabalho. um trabalho que apresenta a eficincia do

    Scatter Search sobre o resultado das heursticas e possui uma grande similaridade com o

    problema a ser solucionado no presente trabalho.

    4.5. Heursticas-base

    Esta seo ir apresentar as principais heursticas que so base para os estudos de

    muitos outros autores da rea, no que diz respeito a trabalhos de roteamento de veculos:Clarke & Wright e Gillet & Miller. Como elas so base para compreenso de vrias

    resolues de problemasNP-hard interessante que se entenda o raciocnio presente para, no

    futuro, ter maior base para estruturar uma heurstica a ser utilizada na resoluo do caso, se

    necessrio.

    A utilizao de savings algorithms, como o de Clarke & Wright (1964) comum para

    problemas deste nvel de complexidade. Eles fornecem uma soluo aproximada para o

    problema de uma maneira mais simples e rpida do que mtodos exatos.

    O algoritmo proposto por Clarke & Wright um algoritmo de economias que parte de

    uma soluo inicial e vai melhorando o resultado conforme o andamento das iteraes de

    modo a minimizar, por exemplo, a distncia total percorrida em uma rota. O princpio bsico

    do algoritmo de Clarke & Wright, inclusive utilizado por Miura (2003) em sua dissertao

    sobre roteamento de veculos em uma empresa transportadora de frota homognea, descrito

    a seguir.

    Tomemos um caso onde veculos devem coletar materiais em determinados ns,

    saindo de um determinado depsito e devendo retornar ao armazm aps a coleta (situao

    semelhante com o que ocorre na figura 7). Temos que este o pior caso de aproveitamento

    dos veculos: ele percorre a maior distncia possvel. No caso da figura 12, podem ser

    utilizados dois veculos, um para percorrer cada rota (ida e volta) simultaneamente ou um

    nico veculo que pode percorrer as duas rotas.

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    Figura 12: Coleta no-otimizada feita nos ns B e C

    Temos que a distncia percorrida total no caso da figura 12 :

    acab ddD 22 +=

    O algoritmo de Clark & Wright prope a melhoria da soluo atual buscada, isto ,

    minimizar a distncia percorrida. Para tanto, se vale da idia da desigualdade triangular2 e

    calcula a economia gerada pela substituio das voltas (no caso de um abd e de um acd ) pela

    ligao direta entre os ns (ou seja, pela incluso de um bcd ). Assim, a figura 13 ilustra a

    situao otimizada.

    Figura 13: Coleta otimizada realizada nos ns B e C

    2 A desigualdade triangular afirma que, num tringulo, a soma de dois lados sempre maior ou igual que o

    comprimento do terceiro lado.

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    Atravs deste exemplo, podemos calcular a distncia percorrida nesta segunda

    configurao e, posteriormente, calcular a economia que se obteve.

    bcacab dddD ++='

    E a economia de:

    Pode-se notar que o raciocnio proposto por Clarke & Wright sempre melhora a

    situao, a no ser no caso onde os trs pontos se localizam sobre uma mesma reta, onde este

    raciocnio apenas iguala a primeira configurao.

    Esta heurstica baseada em um raciocnio simples, mas que num caso complexo pode

    auxiliar bastante na simplificao. Em uma rede com uma quantidade maior de ns, devemos

    calcular quais so as economias geradas entre cada par de ns, conforme o exemplo acima, e

    orden-los em ordem decrescente de economias, realizando as trocas at que todos os ns da

    rede tenham sido atendidos. O objetivo atender a todos os fornecedores, minimizando o total

    a ser percorrido, com cada rota comeando e terminando no depsito, a demanda de cadafornecedor no pode exceder a carga do caminho e cada fornecedor s pode ser atendido por

    um caminho.

    Outra heurstica bastante conhecida para roteamentos a de Gillet & Miller (1974). O

    sweep algorithm ou algoritmo de varredura consiste em, havendo um mapa de localizao

    dos fornecedores a serem atendidos e a localizao do depsito, definir um sentido de

    carregamento e rotacionar uma semi-reta com origem no depsito e incorporando os clientes

    varridos por esta semi-reta, num algoritmo de agrupamento-roteamento (GILLETT &MILLER apudSOSA et al., 2007).

    Nas figuras a seguir, ser apresentado simplificadamente o mtodo de varredura,

    importante para a compreenso da resoluo de um problema de roteamento de grande porte,

    sem que seja necessrio recorrer a uma soluo exata, apenas vivel.

    A figura 14 mostra a configurao inicial de um depsito central do qual devem sair

    veculos que atendam a 15 localidades e retornem.

    bcacabbcacabacab ddddddddDDe +=+++== )(22'

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    Figura 14: Fornecedores a serem atendidos e depsito central

    Segundo o algoritmo de Gillett & Miller, o prximo passo definir uma semi-reta de

    origem e um sentido de rotao para que seja iniciado o roteamento, conforme a figura 15.

    Figura 15: Definio da semi-reta de origem e do sentido de rotao

    Devem ser unidos os fornecedores cujas demandas somadas no extrapolem a

    capacidade do veculo utilizado. Assim, podemos ter a configurao da figura 16 como vivel.

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    Figura 16: Resultado grfico do roteamento pelo mtodo de varredura

    Tanto Clarke & Wright quanto Gillet & Miller originalmente possuem algoritmos

    (heursticas) prprios para lidar com situaes em que a frota homognea e precisa-se fazer

    um roteamento e conseqente dimensionamento da frota necessria, porm so a base do

    raciocnio para autores que abordam heursticas de roteamento para frotas heterogneas. So

    possveis adaptaes como a que Belfiore (2006) traz em sua obra para o raciocnio de Clarke

    & Wright, na qual o roteamento deveria ser feito, inicialmente, com o veculo de menor

    capacidade e conforme esta fosse extrapolada.

    Liu et al. (2009) projetam e implementam um chamado algoritmo gentico (meta-

    heurstica que traa uma analogia das combinaes cromossmicas com a questo

    combinatria deste tipo de problema) para casos de FSMVRP com e sem custo fixo e o aplica

    numa srie de casos, trazendo com resultados tabela com as solues timas obtidas e o

    tempo necessrio para a resoluo computacional. Em seu estudo, faz um amplo estudo dostrabalhos j realizados sobre o tema, citando outros artigos que j trataram do FSMVRP,

    sempre levantando a questo das heursticas e da complexidade computacional porm sem

    janelas de tempo.

    Desrochers & Verhoog (1991) tambm se valem dos estudos feitos anteriormente com

    relao a heursticas de resoluo para propor uma nova forma de resoluo destes problemas

    de grande ordem combinatria. Ressalta que os poucos algoritmos existentes at ento eram

    oriundo de Clark & Wright, adaptaes do saving algorithm inicial. O problema dedimensionamento e roteirizao de uma frota heterognea de veculos, segundo estes autores,

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    seria algo importante a ser estudado pois um problema que atinge os trs nveis de

    planejamento: estratgico, ttico e operacional.

    Assim, para este tpico do trabalho podemos encontrar vrios autores que sugerem

    procedimentos heursticos devido alta caracterstica combinatria de um problema desta

    espcie ainda mais quando unida com a peculiaridade de coleta fracionada.

    4.6. Custos escalonados

    Esta seo visar explicar o tpico de custos e mostrar um caso especial de formulao

    j desenvolvido e afirmar que o caso em questo possuir um conceito de formulaoinovador para esta questo.

    Como j dissemos anteriormente, alm das caractersticas de coleta fracionada,

    roteirizao e dimensionamento de frota heterognea e janelas de tempo, o problema conta

    com a peculiaridade de possuir custos escalonados, ou seja, para cada tipo de veculo utilizado

    e determinada distncia percorrida com o mesmo, os custos so diferentes e nem sempre so

    lineares. Ser apresentada na formulao do problema uma forma de lidar com esta situao.

    Winston (2004) apresenta uma formulao a ser usada para funes de custo sem

    descontinuidade.

    Figura 17: Exemplo de funo de custos sem descontinuidade(Extrado de Winston, 2004).

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    Caso fosse necessria a utilizao de uma funo deste tipo, como o da figura 17, na

    formulao de um problema de otimizao, poderia-se particionar esta funo, estabelecendo

    diferentes funes para cada trecho e focar em cada um dos pontos de mudana de funo.

    Sendo n os pontos de mudana, Winston (2004) descreve que )(xf poderia ser substituda

    por )(...)()( 2211 nn bfzbfzbfz +++ e acrescentadas as seguintes restries:

    112132321211 ;;...;;; +++ nnnnn yzyyzyyzyyzyz (12)

    1... 121 =+++ nyyy (13)

    1...21 =+++ nzzz (14)

    }1,0{iy i = 1, 2, ..., n-1 (15)

    0iz i = 1, 2, ..., n-1 (16)

    As variveis iz sero responsveis pela ponderao da interpolao que ser feita

    quando se quer o valor da funo de um nmero que esteja entre os extremos de um intervalo

    (por exemplo, o valor da funo de um nmero que esteja contido entre 1b e 2b ). O valor de

    iy definir o intervalo a ser considerado, ou seja, ser de valor 1 e liberar as restries (12)

    para que iz possa ser positivo.

    Assim, no caso da figura 16, deveriam ser considerados os pontos

    )1000(),500(),0( fff e )1500(f para a utilizao de seus valores nas restries, o que

    possibilitaria pelo conjunto de restries, que fosse possvel obter o valor de )700(f , por

    exemplo.

    Importante ressaltar, nesse ponto, que, para o problema abordado, existe uma tabela de

    custeio das coletas que apresenta um valor a ser cobrado dependendo do tipo de veculoutilizado e da distncia percorrida pelo mesmo. Para os quatro primeiros tipos de trecho, a

    quantia fixa e diferente para cada tipo de veculo. No ltimo tipo de trecho, os custos

    comeam a ser variveis e cobrados por quilmetro percorrido, conforme j apresentado na

    figura 5.

    Assim, em nosso caso no ser possvel a utilizao das restries sugeridas por

    Winston pois no se trata de um caso onde os custos so uma funo contnua, mas sim so

    escalonados e, a partir de certa distncia, comeam a ser variveis. Para ser utilizado, para

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    cada valor de distncia, deveramos ter um nico valor de custo, porm nos limites dos

    intervalos isto no ocorre. uma funo descontnua, como pode-se ver na figura 18.

    Figura 18: Funo de custos com descontinuidade presente neste problema

    Assim, ser necessria uma formulao diferenciada, caract