CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM TRANSPORTE FERROVIÁRIO DE CARGA INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA ACADEMIA MRS LOGÍSTICA S.A. GUILHERME DELGADO DE OLIVEIRA PLANEJAMENTO OPERACIONAL BASEADO EM TEORIA DE FILAS E SIMULAÇÃO DE EVENTOS DISCRETOS Rio de Janeiro 2006
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planejamento operacional baseado em teoria de filas e simulação ...
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CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM TRANSPORTE
FERROVIÁRIO DE CARGA
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
ACADEMIA MRS LOGÍSTICA S.A.
GUILHERME DELGADO DE OLIVEIRA
PLANEJAMENTO OPERACIONAL BASEADO EM TEORIA
DE FILAS E SIMULAÇÃO DE EVENTOS DISCRETOS
Rio de Janeiro
2006
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CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM TRANSPORTE FERROVIÁRIO D E CARGA
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
ACADEMIA MRS LOGÍSTICA S.A.
GUILHERME DELGADO DE OLIVEIRA
PLANEJAMENTO OPERACIONAL BASEADO EM TEORIA DE FILAS E
SIMULAÇAO DE EVENTOS DISCRETOS
Monografia apresentada no curso de Especialização em Transporte Ferroviário de Cargas do Instituto Militar de Engenharia, como requisito para a obtenção do certificado de conclusão de curso.
Orientador: Profa. Maria Cristina Fogliatti de Sinay – Ph.D
Tutor: José Geraldo Ferreira – M.Sc
Rio de Janeiro
2006
3
AGRADECIMENTOS
A todas as pessoas que assim como eu sentem-se realizadas neste momento com a
conclusão de mais um desafio em minha vida.
A MRS Logística pelo incentivo e confiança em mim depositada para realização
deste curso e a todos os meus companheiros de trabalho.
Ao Instituto Militar de Engenharia pelos conhecimentos fornecidos.
À professora orientadora Maria Cristina Fogliatti de Sinay pela excelência na
orientação do trabalho e pelo aprendizado a mim repassado.
Ao tutor José Geraldo Ferreira por todo conhecimento e pelo apoio fundamental no
desenvolvimento deste trabalho.
À minha família, em especial meus pais por tudo na vida. Este trabalho também é
deles.
A Mônica, pelo apoio incondicional em todos os momentos e pelo amor.
5 – Conclusões e sugestões......................... ........................................................... 3
5
Índice de Figuras
Figura 1 – Pavimento Ferroviário ............................................................................................................ 3
Figura 2 – Prejuízos de uma via férrea sem lastro ................................................................................. 3
Figura 3 – Dormente de madeira ............................................................................................................ 3
Figura 4 – Perfil de trilho ......................................................................................................................... 3
Figura 5 - Vagão tanque utilizado para o transporte de combustíveis.................................................... 3
Figura 6 – Centro de Controle Operacional da MRS .............................................................................. 3
Figura 7 – Diagrama típico de ciclo de um trem Heavy Haul.................................................................. 3
Figura 8 - Diagrama típico de ciclo de um vagão de Carga Geral .......................................................... 3
Figura 9 – Grade de Trens de Carga Geral ............................................................................................ 3
Figura 10 – Níveis de planejamento........................................................................................................ 3
Figura 11 – Etapas do ciclo de um trem.................................................................................................. 3
Figura 12 – Elementos de uma fila.......................................................................................................... 3
Figura 13 – Modelo de fila M/M/1............................................................................................................ 3
Figura 14 – Modelo de Fila M/M/c........................................................................................................... 3
Figura 15 – Formas de estudos de sistemas .......................................................................................... 3
Figura 16 – Passos na criação de um modelo a ser simulado ............................................................... 3
Figura 17 – Mapa esquemático da Malha da MRS Logística ................................................................. 3
Figura 18 – Fotografia por satélite do pátio do Arará.............................................................................. 3
Figura 19 – Desenho esquemático do pátio do Arará............................................................................. 3
Figura 20 – Invasão da faixa de domínio da MRS nas de acesso ao pátio do Arará............................. 3
Figura 21 – Modelo de operação do Pátio do Arará ............................................................................... 3
Figura 22 – Estrutura do modelo no Arena .......................................................................................... 3
Figura 23 - Tela do Arena durante a realização da simulação ............................................................ 3
Figura 24 – Fluxograma de funcionamento da ferramenta ..................................................................... 3
Figura 25 – Programação de carregamentos – Ferramenta proposta.................................................... 3
Figura 26 – Chegada de vagões no terminal – Ferramenta proposta .................................................... 3
Figura 27 – Relatório sobre o comportamento do sistema – Ferramenta proposta ............................... 3
6
Índice de Gráficos
Gráfico 1 – On time de chegada dos trens da MRS. .............................................................................. 3
Gráfico 2 – Custos dos usuários e da gerência em função do número de postos de atendimento ....... 3
Gráfico 3 - Tamanho médio da fila em função da taxa de utilização ...................................................... 3
Gráfico 4 – Relação dos acionistas da MRS.......................................................................................... 3
Gráfico 5 – Quantidade de vagões por terminal de destino.................................................................... 3
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Índice de Tabelas
Tabela 1 - Características dos modais de transporte ............................................................................. 3
Tabela 2 - Principais indicadores de desempenho do modelo M/M/1/∞/FIFO ....................................... 3
Tabela 3 - Principais indicadores de desempenho do modelo M/M/1/K/FIFO........................................ 3
Tabela 4 - Principais indicadores de desempenho do modelo M/M/c/∞/FIFO........................................ 3
Tabela 5 - Principais indicadores de desempenho do modelo M/M/c/K/FIFO........................................ 3
Tabela 6 – Situações de demanda x capacidade ................................................................................... 3
Tabela 7 - Distribuição dos intervalos de chegadas nos terminais ......................................................... 3
Tabela 8 - Distribuição dos tamanhos dos blocos de vagões................................................................. 3
Tabela 9 - Distribuição dos tempos de terminal ...................................................................................... 3
Tabela 10 – Modelos de filas gerados .................................................................................................... 3
Tabela 11 – Simplificações adotadas na modelagem............................................................................. 3
Tabela 12 – Parâmetros imputados no modelo ...................................................................................... 3
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Siglas
ATC: Controle de Tráfego Automático
ATO: Operação Automática do Trem
CBTC: Controle de Trens Baseado em Comunicação
CCO: Centro de Controle Operacional
FAR: Sigla Ferroviária do Pátio do Arará
GLP: Gás Liquefeito de Petróleo
PCO: Planejamento e Controle da Operação
PCP: Planejamento e Controle da Produção
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RESUMO
Com o aumento dos volumes de produção em ritmo acelerado, a MRS Logística
está lidando com novos problemas até então não apresentados. Como
conseqüência, a empresa deixa de ganhar produtividade e competitividade no
mercado. Desta forma, para conseguir atingir os patamares de demanda para o
futuro próximo a empresa precisa se estruturar em todos os aspectos.
O processo atual de planejamento da Companhia não possui ferramentas para
enxergar as restrições e, por este motivo, decorrem planejamentos de atendimento
de demandas incompatíveis com a capacidade de produção da Empresa.
Esta monografia modela um sistema envolvendo pátios e terminais ferroviários
através de ferramentas computacionais de simulação e propõe uma ferramenta de
apoio ao planejamento com foco em formação de filas buscando com isso ganho de
produtividade.
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1 – Introdução
1.1 Introdução e justificativa do tema
Cada vez mais se torna necessário que as empresas aumentem sua
produtividade para ganharem competitividade no mercado onde atuam. Nesse
sentido, deve-se buscar reduzir ao máximo as etapas do ciclo de produção que não
agregam valor ao produto.
No caso da MRS Logística que vêm passando por crescimento muito rápido,
estão ocorrendo o surgimento de novos problemas até então desconhecidos pela
empresa, alguns dos quais que provocam perdas de desempenho em virtude do
aumento de etapas no ciclo de produção que não agregam valor.
Dentre estes problemas, pode-se citar o surgimento de filas de trens no decorrer
da malha da Companhia devido ao desbalanceamento entre a demanda e a
capacidade de atendimento dos terminais de descarga. Sabe-se que este fenômeno
se dá devidos a picos de produção, à limitação de infra-estrutura, falta de
previsibilidade, desconhecimento por parte da empresa das características do
sistema em questão e falhas no processo de planejamento e programação que não
enxerga as restrições do sistema nesta etapa.
Em decorrer deste fato, as filas, além de acarretarem prejuízos do ponto de vista
de processos internos através do aumento de custos, também afetam os clientes
com a queda do nível de serviço ofertado uma vez que a previsibilidade da chegada
de sua carga fica prejudicada.
Desta forma, a capacidade de transporte de uma empresa do setor ferroviário
como a MRS está diretamente relacionada ao ciclo do seu vagão, ou seja, ao tempo
de viagem desde a saída do vagão do ponto de carregamento até o seu retorno para
o mesmo.
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Essa relação pode ser representada pela fórmula 1 à seguir:
Ciclo
DiasVCCP
×= .
Onde:
CP: capacidade de produção de um vagão em um determinado período
CV: capacidade em toneladas de um vagão
Dias: período que deseja levantar a capacidade
Ciclo: ciclo do vagão
Através desta fórmula podemos perceber que, a redução do ciclo de produção é
inversamente proporcional à sua capacidade de produção. Ou seja, reduzir o ciclo
do vagão significa aumentar a produção sem a aquisição de novos ativos. Assim,
fica evidente que a redução do tempo de ciclo do vagão com a eliminação de etapas
que não agregam valor ao produto, tal como tempo de trem parado na malha devido
a filas é essencial.
Por outro lado, um importante fator de nível de serviço para os clientes é a
previsibilidade que é medida pelo indicador On Time de Chegada, ou acertividade
em relação ao horário de chegada previsto para o cliente.
Na figura a seguir apresenta-se o indicador On Time de Chegada no pátio do
Arará junto com o resultado global da empresa para os demais pátios:
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On time de chegada - Resultado global MRS x Trens d estino Arará
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
FAR Global
Gráfico 1 – On time de chegada dos trens da MRS.
Analisando o gráfico acima, pode-se perceber que os trens com destino ao pátio
do Arará estão com uma acertividade bem inferior à média da empresa. Isso que
dizer que os clientes que são atendidos nesta rota estão recebendo um nível de
serviço abaixo do esperado.
1.2 Objetivos
O objetivo desta monografia é minimizar o problema de geração de filas devido a
falhas no processo de planejamento e programação propondo uma metodologia
para tal com foco em previsão de formação de filas.
Para atingir este objetivo se faz necessário utilizar ferramentas de pesquisa
operacional para analisar o processo gerador de filas na malha ferroviária, em geral,
provocado pelos terminais de carga e descarga e então estudar uma melhor forma
de atender à realidade de programação da MRS.
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Devido à abrangência do tema, será tratado especificamente o pátio do Arará da
MRS Logística situado no porto do Rio de Janeiro.
1.3 Estrutura do Trabalho
Para alcançar os objetivos propostos, esta monografia foi dividida em sete
capítulos.
O Capítulo 1 dedica-se a uma breve introdução sobre o tema desenvolvido,
apresentando os objetivos e justificativas deste estudo, assim como a composição
da monografia.
No Capítulo 2 apresentam-se alguns conceitos básicos de transportes com
ênfase para ferrovia.
O Capítulo 3 trata de ferramentas analíticas e computacionais para cálculo da
produtividade de sistemas, envolvendo conceitos de Teoria de Filas, e Simulação de
Eventos Discretos.
O Capítulo 4 apresenta um estudo de caso na MRS em que analisa o processo
gerador de filas no pátio ferroviário do Arará utilizando ferramentas analíticas e
propõe uma ferramenta de planejamento e programação voltada para a redução de
filas.
O Capítulo 5 apresenta as conclusões do trabalho e sugestões para
desenvolvimentos futuros.
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2 – Transportes
2.1 Conceitos básicos de transportes
Segundo Bowersox (1986), “O transporte é a área operacional da logística que
movimenta geograficamente o estoque”. A importância dos transportes se dá pelo
fato dos recursos estarem distribuídos pelo mundo de forma desigual, obrigando que
ocorra movimentação destes recursos de um ponto para o outro. De acordo com
Stülp & Plá (1992), o segmento de transporte é um dos que mais interfere na
eficiência dos diversos setores da economia de um país.
Bustamante (2005) afirma que o transporte, no contexto da Economia, é um
setor de serviço ou uma demanda intermediária. Ou seja, isoladamente ele não cria
riqueza, mas atua como um fator viabilizador de tal forma que as potencialidades
econômicas de um determinado local não podem ser desenvolvidas sem sua
presença.
Desta forma, podemos concluir que o transporte é inerente a qualquer atividade
geradora de valor sendo um dos segmentos que mais interfere na eficiência dos
diversos setores da economia de um país, absorvendo entre um e dois terços do
total dos custos logísticos (BALLOU, 2001).
Um sistema de transporte eficiente e barato tem o poder de alterar o sistema
produtivo, baseado em alguns fatores:
• Um transporte barato viabiliza o alcance de mercados mais distantes e a
descentralização das unidades de produção.
• Ele leva a redução dos custos de produção dos produtos aumentando a
competitividade no mercado.
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2.2 Características dos Modais de Transportes
Os modais de transporte apresentam custos e características operacionais
específicas, que os tornam mais adequados para determinados tipos de operações e
produtos. Essas características específicas tornam os diferentes modais
complementares de tal forma que eles devem ser combinados para que o custo total
de transporte seja o mínimo para o seu usuário sem redução dos níveis de serviço.
Nesse sentido, Lício (1995) ressalta que a viabilização e integração dos corredores
modais de transporte (rodovia, ferrovia, hidrovia) aumenta a competitividade dos
produtos, integrando as áreas de produção, centros consumidores e o mercado
internacional.
Citamos a seguir a principais características dos transportes segundo
Bustamante (2005) e Ojima (2004):
• disponibilidade, isto é, capacidade do modal atender os pontos mais
diversos possíveis. Desta forma, o modal rodoviário tem uma alta
disponibilidade por teoricamente poder atingir qualquer lugar. O segundo
em disponibilidade é o ferroviário, dependendo claro da malha ferroviária
do país.
• acessibilidade, ou seja além de estar disponível, um modal deve estar
acessível de tal forma que ele possa ser utilizado nos locais em que está
disponível.
• qualidade de serviço, é um fator subjetivo que serve como diferencial na
hora escolha do modal a ser contratado. Está relacionado à capacidade do
modal em atender e superar as expectativas dos clientes.
• economicidade, está relacionado ao custo benefício do transporte.
Também é um fator subjetivo, mas decisivo na opção pelo modal a ser
contratado.
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• velocidade, refere-se ao tempo decorrido de movimentação da carga do
ponto de origem até o destino, também conhecido como transit time, sendo
o modal aéreo o mais rápido de todos. Vale lembrar que, considerando que
dentro deste critério é levado em consideração o tempo de carga e
descarga, a vantagem do modal aéreo só ocorre para distâncias médias e
grandes, Nazário, et al (2000).
• consistência, ela representa a capacidade do modal de cumprir os tempos
previstos. Como afirma Ojima (2004), por não ser afetado pelas condições
climáticas ou por congestionamentos, o duto apresenta uma alta
consistência. Já o modal aéreo tem uma grande sensibilidade a questões
climáticas devido à sua elevada preocupação com questões de segurança
e por isso possui uma baixa consistência (FLEURY, 2002). Esta
característica até certo ponto influencia na qualidade do serviço.
• flexibilidade, isto é, esta dimensão está relacionada à possibilidade de um
determinado modal atender diferentes produtos com volumes distintos.
Cabe aqui um destaque para o modal aquaviário por poder lidar
praticamente com qualquer tipo de produto ou volume.
• freqüência, ou seja, representa o percentual de tempo útil de um modal. Ou
seja o total de tempo que pode ser utilizado num determinado horizonte e
tempo. O duto é o que apresenta o melhor desempenho por poder
trabalhar 24 horas por dia.
Estas dimensões dão uma orientação sobre os pontos forte de cada modal
transporte uma vez que eles não são estritamente concorrentes, mas
complementares, cada um com seu campo de ação mais eficiente (BUSTAMANTE,
2005).
O quadro a seguir avalia os diversos modais segundo suas características,
indicadas pelas suas iniciais indicadas no eixo vertical:
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Ferrovia Rodovia Aquavia Aerovia Dutovia
DI linear linear superficial superficial linear
AC pontual linear pontual pontual linear
QU regular boa baixa ótima ótima
EC boa regular ótima baixa boa
VE boa alta regular ótima baixa
CO boa alta regular baixa ótima
FL alta boa ótima regular baixa
FR boa alta baixa regular ótima
Tabela 1 - Características dos modais de transporte Fonte: Ojima (adaptado) (2004)
Para melhorar o entendimento serão exemplificados os conceitos de
disponibilidade e acessibilidade nos modais ferroviário, rodoviário, aquaviário,
aeroviário e dutoviário, segundo Bustamante (2005):
Disponibilidade
• a ferrovia possui disponibilidade linear, pois ela tem a capacidade de
atender somente os pontos ao longo de suas vias férreas que podem ser
limitadas por fatores de segurança e, principalmente, de topografia;
• a rodovia tem também disponibilidade linear , com restrições de
atendimento em geral reduzidas, ditadas geralmente, assim como as
ferrovias, por fatores de segurança ou de topografia;
• as aquavias apresentam disponibilidade superficial, ou seja, pela
“superfície” da água de oceanos, mares, lagos, rios e canais, etc;
• o transporte aeroviário, apesar de sabermos da existência das vias aéreas
que o classificariam como linear, teoricamente tem disponibilidade
superficial;
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• o transporte dutoviário tem disponibilidade linear ao longo dos dutos de
passagem dos produtos transportados.
Acessibilidade
• a ferrovia por razões técnico-operacionais e econômicas só pode ser
acessada em determinados locais pré-definidos. Por isso, diz-se que a
ferrovia tem acessibilidade pontual em terminais, estações, pátios, etc;
• a rodovia devido a sua facilidade de parada e partida em quase todos
locais, pode ser considerada de acessibilidade linear no decorrer de sua
via;
• da mesma forma do que a ferrovia, o transporte aquaviário também possui
acessibilidade pontual em locais como os portos;
• o transporte aeroviário por razões técnicas, topográficas e ambientais de
segurança tem acessibilidade pontual nos aeroportos. Vale lembrar que os
helicópteros têm praticamente uma acessibilidade superficial;
• o transporte dutoviário como oferece poucas restrições de acesso, tem
acessibilidade linear .
2.3 Tipos de Modais de Transportes
Neste item serão tratados os modais Aquaviário, Rodoviário, Aeroviário e
Dutoviário. O modal Ferroviário por ser tema deste trabalho será tratado mais
detalhadamente no tópico 2.4.
Aquaviário : É um modal de transporte altamente limitado por questões
geográficas. Como afirma Ballou (2001), é um transporte, na média, mais lento que
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o ferroviário. Quanto aos índices de desempenho disponibilidade e consistência (ver
item 2.2), pode-se afirmar que são diretamente dependentes das condições
climáticas (inverno pode apresentar águas congeladas e verão com períodos de
secas). Algumas barcaças são capazes de transportar até 40 mil toneladas o que
torna o modal como um transporte de alta capacidade e flexibilidade. Os
investimentos feitos nos últimos anos para a melhoria do modal foram: sistemas de
navegação por radar, piloto automático, entre outros.
Rodoviário: É o mais flexível dos modais quanto à entrega para o cliente. É
conhecido por ser um transporte de porta a porta. Devido a sua flexibilidade,
trabalha-se tanto com carga fechada quanto com carga fracionada. O modal possui
limitações na quantidade carregada, não só pelo alto peso próprio (tara), mas
também por leis que regulam o limite de peso nas estradas. No Brasil, é o modal
mais utilizado devido à política de transporte nacional ter privilegiado este tipo de
modal quando na época da formação da infra-estrutura de transportes do país.
Aeroviário: É um modal mais utilizado para o transporte de produtos com alto
valor agregado. Dentre todos os modais é que o que possui o maior preço de
transporte e, apesar do custo associado, sua utilização para o transporte de cargas
está em constante aumento. Caracteriza-se pela alta rapidez, mas o tempo de
entrega não é diretamente proporcional à velocidade do avião (existe o tempo do
embarque e o período em que a aeronave fica taxiando). Vale lembrar que é um
modal de transporte que é afetado diretamente pelas condições climáticas. Por se
tratar de um serviço de transporte considerado nobre sua qualidade é superior.
Dutoviário : Segundo Ballou (2001), é um modal limitado quanto à capacidade e
faixa de serviços. Quanto à consistência pode-se considerar altíssima e requer
apenas uma manutenção preditiva para assegurar esta confiabilidade. Sua
velocidade de transporte é baixa.
Segundo a Agência Nacional de Transportes Terrestres, o transporte Dutoviário
pode ser dividido em:
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o Oleodutos , cujos produtos transportados são, em sua grande maioria:
petróleo, óleo combustível, gasolina, diesel, álcool, GLP, querosene e
nafta, entre outros.
o Minerodutos , cujos produtos transportados são: Sal-gema, Minério de
ferro e Concentrado Fosfático.
o Gasodutos , cujo produto transportado é o gás natural.
2.4 Modal Ferroviário
2.4.1 Introdução ao Modal Ferroviário
Segundo Ballou (2001), “a ferrovia é basicamente um transportador de longo
curso e um movimentador lento de matéria prima”. Percebemos que além de
transportador de matéria prima (carvão, bauxita e minérios) este modal também é
especializado no transporte de produtos manufaturados de baixo valor agregado
(produtos siderúrgicos, canos). Já são encontrados serviços especializados de
transporte por meio de ferrovia como, por exemplo, transporte em vagões
climatizados (para perecíveis) e com baixo impacto no produto (que permite o
transporte de produtos com alta tecnologia). Na ferrovia, preferencialmente, é
utilizado o serviço de carga completa com grandes volumes, o que diminui o impacto
do preço do transporte no custo unitário do produto.
2.4.2 Elementos de uma Ferrovia
A Ferrovia é talvez o modal de transporte mais complexo de ser gerenciado uma
vez que o responsável pela sua operação, diferentemente dos outros modais, tem
que lidar com todos os sistemas envolvidos na sua operação. Um administrador de
uma transportadora rodoviária, por exemplo, não precisa se preocupar em gerenciar
a sinalização ou o pavimento da rodovia. O mesmo acontece com uma empresa
área que no geral não é a mesma que administra o aeroporto. De uma forma geral,
um transportador ferroviário tem que lidar com os seguintes elementos:
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2.4.2.1 Via permanente
É a via da Ferrovia. Recebeu este nome no passado por ser o único modal
terrestre a manter a operação em época de chuvas. Ela se decompõe em três partes
complementares, a saber:
Figura 1 – Pavimento Ferroviário
(fonte: Álvaro Vieira, apostila Curso Especialização em Transporte Ferroviário de Cargas)
Infra-estrutura: tem a função de suportar a superestrutura ferroviária e permitir
a implantação de obras de arte, tanto especiais quanto as correntes. Corresponde
basicamente das ações de terraplenagem incluindo, subleito, sublastro.
Superestrutura: tem a função de permitir o rolamento seguro dos veículos ao
longo da via. Para isso, recebe a carga da roda e a distribui para a infra-estrutura.
Tem a função também de auxiliar na drenagem superficial. Fazem parte da
superestrutura os seguintes elementos:
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Lastro: na maioria dos casos, corresponde à pedra britada. Serve de apoio para
os dormentes, realizando a função de distribuir corretamente os esforços para a
infra-estrutura. Exerce também o papel de drenagem superficial e de reconstituição
do nivelamento da via.
Figura 2 – Prejuízos de uma via férrea sem lastro
(fonte: http://creative.gettyimages.com)
Dormentes: na sua grande maioria são de madeira, mas existem aplicações em
concreto, aço e polímeros. Suas funções são: 1) oferecer um suporte adequado e
seguro para os trilhos distribuindo ao lastro uniformemente a pressão transmitida
aos trilhos pelas rodas; 2) garantir estabilidade transversal, vertical e longitudinal da
via e; 3) manter a bitola da linha (distância entre trilhos).
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Figura 3 – Dormente de madeira
(fonte: Telmo Giolito Porto, Curso Ferrovias)
Trilhos: estrutura de aço que tem a função de proporcionar uma superfície de
rolamento lisa, guiando as rodas pela via. Eles são representados pelo peso que
apresentam por metro linear; exemplo TR-57 – representa o peso de 57 kg por
metro de trilho. O trilho divide-se em:
Boleto: é a área de apoio das rodas.
Patim: é base de apoio do trilho.
Alma: é a ligação entre o boleto e o patim.
Figura 4 – Perfil de trilho
(fonte: Telmo Giolito Porto, Curso Ferrovias)
Fixação: são as estruturas que permitem que os trilhos fiquem presos aos
dormentes. Elas podem ser rígidas, quando impedem qualquer tipo de
movimentação do trilho em relação ao dormente ou elásticas que permitem uma
oscilação vertical controlada e são mais eficientes.
24
2.4.2.2 Material Rodante
Os veículos na ferrovia são chamados de material rodante. Existem os veículos
de tração e os veículos rebocados. Os primeiros são as locomotivas, automotrizes,
entre outros. Já os veículos rebocados são os vagões de carga e os carros de
passageiro.
As locomotivas variam de acordo com a fonte de energia utilizada para gerar
esforço trator (vapor, diesel, elétrica, etc.) e a potencia capaz de fornecer.
Os vagões são responsáveis por acondicionar a carga rebocada podendo ser
classificado em: fechados, gôndolas, plataformas, hopper, tanques e especiais.
Sendo cada um deles mais adequado para o transporte de um determinado tipo de
carga.
Figura 5 - Vagão tanque utilizado para o transporte de combustíveis
2.4.2.3 Sistemas de Controles Ferroviários
Os controles são responsáveis normalmente por sistemas de sinalização e
licenciamento (permissão de movimento).
O licenciamento é o conjunto de normas e procedimentos que garantem a
circulação segura dos trens e a sinalização é o sistema que realiza o licenciamento.
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Os sistemas de sinalização têm a capacidade de aumentar a segurança e
capacidade da via de acordo com a tecnologia empregada. Os primeiros sistemas
de sinalização eram realizados por telex / telegrama / telefone e depois evoluíram
para o sistema staff. O próximo passou foi a evolução para a tecnologia de Controle
de Tráfego Sinalizado – CTC que trouxe grandes impactos positivos na capacidade
das vias. O CTC baseia-se na utilização de circuitos de via, intertravamento, sinais,
sistemas de transmissão de dados e de um Centro de Controle Operacional (CCO).
Figura 6 – Centro de Controle Operacional da MRS
Posteriormente veio o sistema ATC – Controle de tráfego automático – que
proporciona ganho de segurança e capacidade quando comparado com o CTC,
possibilitando maior confiabilidade e proximidade entre trens.
ATC = CTC + {Sinal de Cabine e Controle de sobrevelocidade}
Uma evolução do ATC é o ATO – Operação automática do trem – utilizado no
transporte de passageiros. Ele permite intervalos muito pequenos entre
composições, mas seu custo é extremamente elevado.
Existem também os modernos sistemas denominados CBTC – Controle de
Trens Baseado em Comunicação – que segundo Venâncio (2006) tem como alguns
dos seus fundamentos o controle contínuo da posição do trem e de sua velocidade,
comunicação contínua entre os trens e os equipamentos fixos ao longo da via, a
existência de um Centro de Controle Operacional para integração das comunicações
e a utilização de equipamentos a bordo dos trens e à margem da via.
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2.4.2.4 Pátios Ferroviários
No transporte ferroviário, os pátios são pontos de acessibilidade ao modal
através dos terminais e onde os trens são compostos, manobrados, carregados ou
descarregados, revisados ou simplesmente parados por razões operacionais como
em cruzamentos entre trens de sentidos opostos. Podem ser extremos ou
intermediários, conforme sua situação em relação ao trecho da via.
2.4.3 Planejamento Ferroviário
Uma Ferrovia deve se planejar para verificar a capacidade de atendimento à
demanda de transporte e definir como será realizado este atendimento de tal forma
que atenda as expectativas dos clientes. Um planejamento é considerado eficaz
quando envolve todas as áreas de produção da empresa e atende aos requisitos
solicitados pelos clientes. Para melhor entendimento de um planejamento de uma
Ferrovia, utilizaremos com exemplo o PCP da MRS Logística SA.
2.4.3.1 Planejamento Longo Prazo
Anualmente, a área de Planejamento Estratégico atualiza o Plano de Negócios
da empresa. Para isso, a área Comercial repassa para o PCP as estimativas de
demanda dos clientes para os próximos cinco anos considerando um cenário mais
otimista e um outro conservador. Para realizar esta previsão de demanda a área
Comercial baseia-se em: 1) indicadores econômicos do setor de transportes e de
atuação dos seus principais clientes; 2) perspectivas de aumento de participação no
mercado e 3) alguns projetos que estão em desenvolvimento pelos clientes que
sinalizam aumento de demanda.
Com esta demanda em mãos, o PCP dimensiona a necessidade de locomotivas,
vagões e maquinistas para o horizonte de análise. Esses números são repassados
para o Planejamento Estratégico para realização do Plano de Negócios. Além disso,
27
o planejamento anual também é utilizado como base para realização do orçamento
anual da Companhia.
2.4.3.2 Planejamento Mensal
Mensalmente a área Comercial prospecta junto aos clientes a demanda de
transporte para o mês seguinte e a repassa para o PCP que a transforma em
vagões, locomotivas, vagões, trens e maquinistas.
Planejamento de Vagões
O PCP recebe a demanda e a transforma em vagões para verificar se a
capacidade de transporte é suficiente para atender a demanda. Caso verifique que a
capacidade é maior do que a demanda, a área Comercial deverá ser informada para
que possa buscar no mercado novas cargas. Caso aconteça o contrário, o PCP
negocia com o CCO (tempo de trânsito) e a área Comercial (tempo de carga e
descarga) para verificar a possibilidade de melhorar o ciclo dos vagões ou com o
Planejamento e Controle da Manutenção (PCM) para avaliar a possibilidade de
disponibilizar mais vagões para o transporte (diminuir imobilização) ou ainda utilizar
outro tipo de vagão com maior capacidade para atendimento ao fluxo. Todo esse
planejamento é realizado baseado em torno da fórmula básica de planejamento
ferroviário:
Ciclo
DiasNVVCD
××= .
Onde:
D: Demanda planejada
CV: capacidade do vagão
NV: número de vagões alocados no fluxo
Dias: Dias do período de análise
Ciclo: ciclo dos vagões
*Heavy Haul: Minério de Ferro, Carvão e Bauxita
Carga Geral: Outras cargas que não sejam Heavy Haul. Ex.: Contêiner, Soja.
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Com esta fórmula fica claro que as únicas variáveis possíveis de serem
trabalhadas é a capacidade do vagão (caso seja possível alterar o tipo de vagão
para atender ao fluxo), ciclo dos vagões ou número de vagões alocados no fluxo.
Como exemplo, veremos os números a seguir:
Produto Demanda Dias mês CicloVagão
utilizadoCapacidade
do vagãoNecessidade de Vagões
Disponibilidade de Vagões
Ferro Gusa 40.000 30 4 dias GFS 75 ton. 71 75
P. Siderúrgico 90.000 30 5 dias PES 72 ton. 208 200
Para o caso do Ferro Gusa em que a necessidade de vagões está menor do
que a disponibilidade é viável que a área Comercial busque mais carga para
transporte ou que a Mecânica adiante a manutenção dos vagões que estão
“sobrando”. Já no caso do Produto Siderúrgico a disponibilidade está menor do que
a necessidade e então deve ser negociado com a Mecânica mais vagões para o
transporte ou a redução do ciclo dos vagões com CCO e a área Comercial. Caso
nenhuma dessas ações sejam possíveis, o PCP deve informar a área Comercial,
que irá retornar para o cliente que sua solicitação de transporte não poderá ser
atendida.
Vale lembrar que no caso das cargas denominadas Heavy Haul*, os vagões
são agrupados em tabelas que irão circular em conjunto em trens unitários caso seja
viável. Exemplo:
2640 vagões = 20 tabelas x 132 vagões
Planejamento de Trens
Somente são planejados os trens de Carga Geral* uma vez que os trens
unitários de Heavy Haul não tem horário de partida e chegada nem paradas
intermediárias para anexação ou desanexação de vagões funcionando
operacionalmente semelhante a um carrossel que carrega, viaja, descarrega, viaja e
carrega novamente.
Origem: Carga
Trâ
nsito
Car
rega
do
Trânsito
Vazio
Destino: Descargav
Figura 7 – Diagrama típico de ciclo de um trem Heavy Haul
Já os trens de Carga Geral possuem horários pré-determinados de partida e
chegada e executam paradas em pátios intermediários em horários também pré-
definidos para anexação e desanexação de vagões. Pode-se dizer que de um modo
geral os trens de Carga Geral são trens com diversas origens e destinos que
atendem mais de um cliente em pontos distintos.
v
Origem 1: Carga
Orig
em 2
:
Car
ga
Destino 1: Descargav
Destino 2:
Descarga
Figura 8 - Diagrama típico de ciclo de um vagão de Carga Geral
Para o planejamento destes trens de Carga Geral é desenhada uma Grade de
Trens que irá atender a demanda do mês. Esta grade define todos os trens de Carga
Geral disponíveis, com a freqüência de saída e os pontos de partida, de paradas
intermediárias e chegada com os respectivos horários em cada local.
Devido aos tipos de cargas operadas pelos terminais atendidos pelo pátio do
Arará, o acesso ferroviário ao pátio é feito por trens de Carga Geral utilizando a
própria malha da MRS. A chegada ao Arará apresenta diversos problemas
operacionais devido, principalmente, à cruzamentos com os trens de passageiros da
Supervia e invasão pelas comunidades locais da faixa de domínio da MRS nas
regiões próximas ao porto do Rio de Janeiro restringindo a velocidade de cruzeiro do
trem nesta região.
O ingresso do trem no pátio se dá da seguinte forma: Caso haja disponibilidade
de espaço nas linhas de manobra do Arará, o trem entra no pátio pela linha 2 (ver
figura 19). Não havendo capacidade do pátio para recebimento do trem, ele fica
aguardando em outro pátio na malha da MRS até que possa ser recebido (percebe-
se que este é um fator causador de filas). A partir daí, os vagões são manobrados
nas linhas do pátio e levados aos respectivos terminais de destino. Caso o terminal
não possa receber a carga, o vagão fica aguardando em uma das linhas do pátio
diminuindo sua capacidade de manobra (outro gerador de filas). Após o vagão ser
entrega ao terminal, a MRS aguarda que ele seja carregado ou descarregado para
então realizar a manobra de busca do vagão, formar o trem de retorno e sair do
pátio pela linha 3.
Desta forma, caso haja um desbalanceamento entre a taxa de chegada de
vagões no pátio do Arará e sua capacidade de manobra, serão geradas filas. De
forma análoga, não havendo capacidade de recebimento vagões nos terminais de
destino, eles ocuparão o pátio do Arará diminuindo sua capacidade de recebimento
de novos vagões. Resumindo: as filas podem ser geradas pelo próprio pátio do
Arará e pelos terminais de descarga.
Figura 19 – Desenho esquemático do pátio do Arará
(Fonte: MRS Logística)
4.2.3 Problemas enfrentados pelo Arará
Com os crescentes volumes de transporte de Cargas Gerais pela MRS
Logística, o pátio do Arará é um dos locais que mais está sendo impactado por
essas mudanças. Atualmente o pátio é um dos maiores gargalos operacionais da
Companhia por enfrentar um desequilíbrio entre a demanda e sua capacidade de
produção. A restrição de capacidade se dá em virtude da insuficiente estrutura física
e de pessoal, por questões de limitações do layout do pátio e também pelo fato de
lidar com terminais operados terceiros.
Além disso, existem problemas de chegada de trens no pátio uma vez que os
vagões não chegam agrupados por terminal de destino e, portanto, precisam ser
separados no próprio pátio ocasionando maior ocupação das linhas de manobra.
Vale lembrar também que, como o pátio ativo mais próximo do Arará é o de Rocha
Sobrinho que fica a uma distância de 28 km, o Headyway (espaço temporal entre
trens sucessivos) é alto, diminuindo, desta forma, a capacidade do pátio. Para
agravar ainda mais este problema, entre estes dois pátios ocorrem cruzamentos com
trens de passageiros da Supervia que têm prioridade de circulação sobre os trens de
carga garantida por legislação.
Por outro lado, existem os impasses de cunho social que acabam por limitar a
operação no pátio. Ou seja, de forma geral, as áreas próximas às ferrovias e as
áreas portuárias são regiões em que o índice de pobreza é alto e na maioria dos
casos o poder público não se encontra presente. No caso do acesso ao Arará, essa
ausência do governo vêm gerando graves problemas de invasão da faixa de domínio
que forçam a diminuição da velocidade do trem nesta região e dificultam
manutenção da via ou a expansão física da ferrovia, além de ocorrem em furtos de
carga.
Figura 20 – Invasão da faixa de domínio da MRS nas vias de acesso ao pátio do Arará
Por fim, como quase todos os terminais que possuem interface com o pátio do
Arará não são contratados pela MRS, incluindo neste caso a Triunfo que representa
o maior volume, o pátio não exerce muita influência na operação dos terminais.
Como conseqüência, o pátio enfrenta dificuldades de planejamento pois pouco se
sabe sobre a previsão de recebimento de vagões dos terminais ou a necessidade de
entrega de vagões para descarga. Essa dificuldade acaba por prejudicar todo o
planejamento da Companhia uma vez que nem sempre a necessidade de vagões
vazios da MRS para atender outros clientes está alinhada com o que os terminais
irão descarregar.
4.2.3 Planejamento de cargas para o pátio do Arará
Atualmente o processo de planejamento mensal e semanal da MRS não possui
ferramentas para visualizar se o pátio e os terminais são capazes de atender a
demanda de vagões solicitada para ele. Esta deficiência é uma das grandes
responsáveis pela ocorrência de filas pois podem ser programados carregamentos
que o sistema não é capaz de suportar. Todavia, isto acontece não só pela falta de
uma ferramenta adequada para auxiliar na visualização destas restrições como
também pelo fato da capacidade do sistema como um todo não estar claramente
definida. Este trabalho visa tratar justamente deste ponto.
Demanda Disponível
Capacidade Descrição
Situação 1 Situação indesejável para a Companhia. Existe capacidade ociosa.
Situação 2Situação em que a demanda é maior do que capacidade. Nestecaso é necessária a realização de investimentos para aumentar acapacidade de produção.
Situação 3É o ideal para a Companhia pois não existe demanda reprimida nemcapacidade ociosa.
Situação Atual MRS
É a situação atual na MRS. Não se sabe se com a demandadisponível a Empresa terá capacidade de atendimento. Issoacontece por dois motivos: desconhecimento da capacidade real epor falta de visualização do comportamento do sistema frente acapacidade empírica e a demanda planejada.
?
Tabela 6 – Situações de demanda x capacidade
4.3 Coleta de dados para análise do sistema
Para análise do sistema, foram coletados dados do período de julho a dezembro
de 2005 diretamente das bases de dados do Sislog, que é o sistema Logístico da
MRS que concentra e operacionaliza as várias atividades referentes ao
planejamento, execução e controle da Produção. Além de permitir uma maior
compreensão do sistema, essa massa de dados estatisticamente analisada foi
utilizada para alimentar o modelo de simulação representativo da realidade.
Foram coletados dados relativos a intervalos entre chegadas de vagões nos
terminais do Arará, a blocos de vagões destinados por terminal e os respectivos
tempos de permanência em cada terminal. Os tempos de manobra de
posicionamento e retorno desses vagões foram adotados como constantes de
acordo com informação passada pela operação do pátio do Arará.